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整体晶化法制备微晶玻璃陶瓷复合板材的研究

成惠峰  
【摘要】: 近几年,微晶玻璃陶瓷复合板材作为新型建筑装饰材料在国内外得到了广泛的应用。作为一种新型建筑装饰材料,对于利用烧结法制备微晶玻璃陶瓷复合板材的研究较多,而对于整体法的研究较少,因此本文对微晶玻璃的整体制备方法做一个比较全面的讨论,并以此为基础研究了微晶玻璃陶瓷复合板材的整体制备方法。 本课题以CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃为研究对象,利用整体法制备此系统微晶玻璃。在相同的基础玻璃成分配比下,分别加入一定量的ZrO_2、TiO_2、P_2O_5、CaF_2作为晶核剂,通过DTA、XRD、SEM等现代测试方法分析不同晶核剂对CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃整体晶化和物理化学性能的影响,确定了整体法制备CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的最佳晶核剂和热处理制度。 微晶玻璃陶瓷复合板材的制备方法是:将压延成薄片的玻璃放置于普通瓷质砖上,按照事先确定的热处理制度升温,可获得基体为普通陶瓷,表层为微晶玻璃的复合板材。选择几种常见的陶瓷砖,进行与微晶玻璃复合的预实验,通过大量实验和测试分析,选定结合性良好,性能优异的瓷质玻化砖为基体;同时调整微晶玻璃配方和热处理制度,使微晶玻璃与瓷质砖的热膨胀系数相匹配,制备出结合性好、物理化学性能优异的复合板材;利用陶瓷砖实验方法的国家标准及微晶玻璃陶瓷复合砖的行业标准来分析微晶玻璃陶瓷复合板材各方面物理化学性能。 实验结果表明,晶核剂CaF_2可以有效促进CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的整体晶化。随着CaF_2含量的增加,玻璃的晶化温度降低,析晶能力增强,析出晶体也由颗粒状转变为细针状,再长大为短柱状。厚度为5mm以下玻璃的最佳的热处理保温制度是:在800~860℃保温时间为1h,在950~1050℃保温时间为1h。整体法制备的CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃主晶相为β-硅灰石,其整体析晶原理是晶体从样品的表面或界面处成核,晶体沿垂直于晶体表面方向生长。用整体法制备的微晶玻璃陶瓷复合板材各方面性能完全符合课题预计的技术指标,微晶玻璃与陶瓷基体结合紧密,具有复合板材力学性能优良,耐化学腐蚀性良好,表面光泽度高等优点,是一种良好的建筑装饰材料。


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