添加氟化物對硅灰石玻璃陶瓷性能的影響

2024年3月1日發(fā)(作者：神交什么意思)

第３９卷第７期２０２０年７月ＢＵＬＬＥＴＩＮ硅　ＯＦ酸　ＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥ鹽?。茫牛遥粒停桑猛ā螅樱希茫桑牛裕伲郑铮?３９?。危?７Ｊｕｌｙ?２０２０添加氟化物對硅灰石玻璃陶瓷性能的影響司　偉(大連交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院?大連　１１６０２８)摘要:以鈣鋁黃長石、廢玻璃粉為主要原料?分別添加ＭｇＦ２、ＢａＦ２及復(fù)合氟化物?用反應(yīng)析晶燒結(jié)法制備硅灰石玻璃陶瓷?使用Ｘ射線衍射(ＸＲＤ)、掃描電子顯微鏡(ＳＥＭ)對樣品的物相和形貌進行表征?對添加不同氟化物制備的硅灰石玻璃陶瓷進行了密度、收縮率、氣孔率、吸水率、抗彎強度、抗壓強度等性能測試?結(jié)果表明?添加ＭｇＦ２、ＢａＦ２或復(fù)合氟化物制備的玻璃陶瓷主晶相均為硅灰石?添加ＭｇＦ２可促使硅灰石玻璃陶瓷大量析晶?密度較低?吸水率和氣孔率均較高?抗壓強度大大降低?添加ＢａＦ２或復(fù)合氟化物具有較低的吸水率和氣孔率?較高的密度?以及較高的抗彎強度和抗壓強度?添加復(fù)合氟化物后可通過玻璃陶瓷的自收縮作用實現(xiàn)其燒結(jié)致密化?當(dāng)添加５％ＭｇＦ２與５％ＢａＦ２后?制得的硅灰石玻璃陶瓷體積密度２.４３２２ｇ/ｃｍ３?相對密度９０.９３％?氣孔率０.２７％?吸水率０.０６％?抗彎強度５４ＭＰａ?抗壓強度２３９ＭＰａ?中圖分類號:ＴＱ１７４　　關(guān)鍵詞:氟化鎂?氟化鋇?硅灰石?玻璃陶瓷?析晶文獻標(biāo)識碼:Ａ　　文章編號:１００１￣１６２５(２０２０)０７￣２２８１￣０５ＥｆｆｅｃｔｏｆＦｌｕｏｒｉｄｅｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＷｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅＧｌａｓｓＣｅｒａｍｉｃｓ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?ＤａｌｉａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?Ｄａｌｉａｎ１１６０２８?Ｃｈｉｎａ)ＳＩＷｅｉＡｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｒｅａｃｔｉｏｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｓｉｎｔｅｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｇｅｈｌｅｎｉｔｅａｎｄｗａｓｔｅｇｌａｓｓｐｏｗｄｅｒａｓｍａｉｎｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｄｄｉｎｇＭｇＦ２?ＢａＦ２ａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｆｌｕｏｒｉｄｅｓ.ＴｈｅｐｈａｓｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＸ￣ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ(ＸＲＤ)ａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ(ＳＥＭ).Ｔｈｅｄｅｎｓｉｔｙ?ｓｈｒｉｎｋａｇｅ?ｐｏｒｏｓｉｔｙ?ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅ?ｆｌｅｘｕｒａｌａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｅｒｅｃｏｍｐｌｅｘｆｌｕｏｒｉｄｅｓｉｓｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ.ＴｈｅｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈＭｇＦ２ｐｒｏｍｏｔｅｓａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｅｓｔｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｌｌｔｈｅｍａｉｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｈａｓｅｏｆｔｈｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｄｄｉｎｇＭｇＦ２?ＢａＦ２ａｎｄｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓ.Ｉｔｈａｓｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ?ｈｉｇｈｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙ?ａｎｄｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｉｔｓｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｈｉｇｈｅｒｄｅｎｓｉｔｙ?ｈｉｇｈｅｒｆｌｅｘｕｒａｌａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ.Ｔｈｅｓｉｎｔｅｒｉｎｇｄｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｃａｎｂｅｒｅａｌｉｚｅｄｂｙｔｈｅｓｅｌｆ￣ｓｈｒｉｎｋａｇｅａｆｔｅｒａｄｄｉｎｇｃｏｍｐｌｅｘｆｌｕｏｒｉｄｅｓ.Ｗｈｅｎ５％ＭｇＦ２ａｎｄ５％ＢａＦ２ａｒｅａｄｄｅｄ?ｔｈｅｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓ５４ＭＰａａｎｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓ２３９ＭＰａ.ｓｔｒｅｎｇｔｈ.ＴｈｅｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈＢａＦ２ｏｒｃｏｍｐｌｅｘｆｌｕｏｒｉｄｅｓｈａｖｅｌｏｗｅｒｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｐｏｒｏｓｉｔｙ?ｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｉｓ２.４３２２ｇ/ｃｍ３?ｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｎｓｉｔｙｉｓ９０.９３％?ｐｏｒｏｓｉｔｙｉｓ０.２７％?ｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｉｓ０.０６％?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ＭｇＦ２?ＢａＦ２?ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ?ｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃ?ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ０　引　言好等優(yōu)異性能?獲得了廣泛應(yīng)用[１￣３]?傳統(tǒng)制備玻璃陶瓷的方法需要經(jīng)過高溫熔融?對基礎(chǔ)玻璃有目標(biāo)地受法可以在相對較低的溫度(８００~９００℃)制備出玻璃陶瓷?該種方法無需配制特定組分的基礎(chǔ)玻璃?有利于將各類硅酸鹽固體廢棄物轉(zhuǎn)化為二次資源?實現(xiàn)廢棄資源的循環(huán)利用[６￣８]?目前?采用該方法已成功實現(xiàn)了基金項目:遼寧省自然科學(xué)基金指導(dǎo)計劃(２０１８０５５０５６９)?遼寧省教育廳項目(ＪＤＬ２０１９０２４)?大連市青年科技之星項目(２０１６ＲＱ０５１)作者簡介:司　偉(１９８０—)?女?博士?副教授?主要從事玻璃陶瓷及納米材料的研究?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｓｉｗｅｉ＠ｄｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎ微晶玻璃又稱為玻璃陶瓷?因其具有機械強度高、抗氧化性能好、耐磨耐腐蝕、膨脹系數(shù)可調(diào)、熱穩(wěn)定性控晶化?從而制備出同時包含玻璃相與微晶相的玻璃陶瓷材料[４￣５]?近些年來?人們發(fā)現(xiàn)使用反應(yīng)析晶燒結(jié)

?。玻玻福蔡铡〈晒杷猁}通報　　　　　　第３９卷粉煤灰微晶玻璃、高爐渣微晶玻璃、鈦渣微晶玻璃等的制備[９]?本課題組采用廢玻璃為主要原料?已制備出氟閃石、硅灰石、透輝石等一系列玻璃陶瓷材料[１０￣１２]?應(yīng)的析晶促進劑[１３]?已有研究表明?添加氟化物可使Ｆ－取代Ｏ２－的位置?促使硅氧鍵斷裂?加快玻璃中硅氧負(fù)離子團網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)向單鏈結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變?從而促使反應(yīng)析晶的發(fā)生[１４]?因此有必要深入研究添加不同種類氟化物?對制備的玻璃陶瓷綜合性能的影響[１５]?曾華瑞等[１６]為了解決廢舊玻璃原料粘度大、難于成核和晶化的難題?加入ＣａＦ２作為晶核劑?以廢舊啤酒瓶為原料?采用反應(yīng)析晶燒結(jié)法在７８０℃制備了玻璃陶瓷?研究表明?當(dāng)添加６％ＣａＦ２時?可獲得最佳的力學(xué)性能?Ｋａｒａｍａｎｏｖ等[１７]在玻璃粉中加入了一定量的ＣａＦ２?制備出ＣａＦ２含量高、顯微硬度和結(jié)晶度高的玻璃陶瓷?同時采用較高的升溫速率和１１００~１１５０℃的保溫溫度?制備出添加ＣａＦ２的泡沫微晶玻璃材料?本文以鈣鋁黃長石、廢玻璃粉為主要原料?分別添加ＭｇＦ２、ＢａＦ２及復(fù)合氟化物?使用反應(yīng)析晶燒結(jié)法制在進行反應(yīng)析晶燒結(jié)制備玻璃陶瓷的過程中?為了促使本身析晶能力很低的玻璃發(fā)生析晶?需要加入相備硅灰石玻璃陶瓷?研究不同添加量的氟化物對玻璃陶瓷的晶相、密度、收縮率、吸水率、氣孔率、抗彎強度、抗壓強度等性能的影響?１　實　驗１.１　玻璃陶瓷制備０.３Ｋ２Ｏ?洗凈烘干后?粉碎過１２０目篩?將玻璃粉與２０％鈣鋁黃長石(Ｃａ２Ａｌ２ＳｉＯ７)混合后?分別添加６％?１５ｍｍ×５ｍｍ的圓柱形?在９００℃燒結(jié)２ｈ制得樣品?廢玻璃粉的主要成分是鈉鈣硅玻璃?其成分為(ｗｔ％):７１.８ＳｉＯ２?９.５ＣａＯ?１２.９Ｎａ２Ｏ?０.９Ａｌ２Ｏ３?４.６ＭｇＯ?ＭｇＦ２、１０％ＭｇＦ２、６％ＢａＦ２、１０％ＢａＦ２、３％ＭｇＦ２與３％ＢａＦ２、５％ＭｇＦ２與５％ＢａＦ２?分別標(biāo)記為樣品ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ?原料混合均勻后?添加數(shù)滴６％聚乙烯醇(ＰＶＡ)水溶液作為粘結(jié)劑?在２０ＭＰａ壓力下將樣品壓制為１.２　表　征１０ｍＡ?將壓碎樣品的斷面打磨拋光?用ＨＦ水溶液腐蝕表面３０ｓ?使用去離子水洗凈烘干后噴金?使用ＪＳＭ￣６３６０ＬＶ型掃描電鏡觀察樣品形貌?掃描電壓為２０ｋＶ?使用阿基米德排水法測定玻璃陶瓷的體積密度、真密度、吸水率和氣孔率?樣品過３２５目篩后?使用比重瓶法測定粉末的真密度?根據(jù)體積密度和真密度值計軸向收縮率按(ｈ０－ｈ１)/ｈ０計算?其中?ｈ０為燒結(jié)前樣品高度?ｈ１為燒結(jié)后樣品高度?抗彎及抗壓強度在算樣品的相對密度?徑向收縮率按(?０－?１)/?０計算?其中??０為燒結(jié)前樣品直徑??１為燒結(jié)后樣品直徑?ＷＥ￣３００萬能材料試驗機上測定?所有結(jié)果皆為３個樣品的平均值?使用ＥｍｐｙｒｅａｎＸ射線衍射儀測定樣品的物相組成?ＣｕＫα輻射?波長０.１５４０６ｎｍ?管壓４０ｋＶ?管電流２　結(jié)果與討論２.１　玻璃陶瓷的物相組成析?見圖１?由圖１可知?添加６％ＭｇＦ２(ａ)、１０％ＭｇＦ２(ｂ)、６％ＢａＦ２(ｃ)、１０％ＢａＦ２(ｄ)、３％ＭｇＦ２＋３％ＢａＦ２對添加不同含量氟化物的玻璃陶瓷進行ＸＲＤ分(ｅ)及５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２(ｆ)后制得的玻璃陶瓷?衍射峰均與ＪＣＰＤＳ卡片４２￣０５５０一致?表明玻璃陶瓷的主晶相均為硅灰石(Ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ?ＣａＳｉＯ３)?添加不同含量ＭｇＦ２后?衍射峰強度明顯比添加不同含量ＢａＦ２及復(fù)合氟化物高?見圖１(ａ)、圖１(ｂ)?說明添加ＭｇＦ２后可促使玻璃陶瓷大量析晶?當(dāng)添加ＢａＦ２的含量增加時?衍射峰強度有所增加?見圖１(ｃ)、圖１(ｄ)?當(dāng)復(fù)合氟化物的含量增加時?衍射峰強度有少量增加?見圖１(ｅ)、圖１Ｆｉｇ.１　ＸＲＤｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｏｆａｄｄｉｎｇｆｌｕｏｒｉｄｅ圖１　添加氟化物后玻璃陶瓷的ＸＲＤ譜

第７期司　偉:添加氟化物對硅灰石玻璃陶瓷性能的影響?。玻玻福常?２　玻璃陶瓷的形貌分析(ｆ)?但總體相比?添加ＢａＦ２及添加復(fù)合氟化物后衍射峰強度遠(yuǎn)低于添加ＭｇＦ２樣品?對添加不同含量氟化物的硅灰石玻璃陶瓷進行ＳＥＭ表征?如圖２所示?圖２(ａ)為添加６％ＭｇＦ２樣品?可以看出?析出晶體呈細(xì)桿狀?晶體較為纖細(xì)、密集?長約３μｍ?直徑約０.３μｍ?大量晶體的析出使玻璃基體有較明顯的孔洞?圖２(ｂ)為添加１０％ＭｇＦ２樣品?當(dāng)ＭｇＦ２含量增加后?析出的晶體尺寸有所增長?桿狀晶體明顯變粗?最長約１２μｍ?直徑約１.３μｍ?析出的晶體進一步彌合了玻璃基體的孔洞?圖２(ｃ)為添加桿狀晶體最長約１１μｍ?直徑約０.６μｍ?圖２(ｄ)為添加１０％ＢａＦ２樣品?當(dāng)ＢａＦ２含量增加后?析出的晶體量增多?長約６μｍ?直徑約１μｍ?大量桿狀晶體的析出降低了玻璃陶瓷的致密度?圖２(ｅ)為添加３％ＭｇＦ２＋ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２樣品?隨著復(fù)合氟化物含量的增加?析出的晶體量有所增加?直徑約０.３μｍ?析出晶體與玻璃基體結(jié)合緊密?６％ＢａＦ２樣品?可以看出添加ＢａＦ２后?析出的晶體浸潤在玻璃基體中?表面致密無氣孔?析出的晶體量適中?３％ＢａＦ２樣品?析出的桿狀晶體相對較短?大部分浸潤在玻璃基體中?直徑約０.３μｍ?圖２(ｆ)為添加５％Ｆｉｇ.２　ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｏｆａｄｄｉｎｇｆｌｕｏｒｉｄｅ圖２　添加氟化物后硅灰石玻璃陶瓷的ＳＥＭ照片２.３　玻璃陶瓷的密度及收縮率體積密度、相對密度最低?添加ＢａＦ２的體積密度、相對密度較高?添加復(fù)合氟化物的體積密度、相對密度最高?其中添加５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２樣品的體積密度為２.４３２２ｇ/ｃｍ３?相對密度達(dá)到了９０.９３％?結(jié)合樣品的ＸＲＤ、ＳＥＭ分析可知?添加ＭｇＦ２后?可促使玻璃陶瓷大量析晶?產(chǎn)生明顯的孔洞?因此密度對樣品進行體積密度、相對密度、直徑收縮率和高度收縮率的測定?其數(shù)據(jù)列于表１?添加ＭｇＦ２樣品的值最低?而添加ＢａＦ２及復(fù)合氟化物后?析出的晶體浸潤在玻璃基質(zhì)中?因此密度值較高?值得一提的是?添加１０％ＢａＦ２后(樣品ｄ)?有大量桿狀晶體析出?降低了玻璃陶瓷的致密度?因此它的體積密度、相對密度低于添加６％ＢａＦ２甚至低于添加１０％ＭｇＦ２的相對密度?說明ＢａＦ２的用量不宜過高?樣品的收縮率計算結(jié)果表明?單一添加ＭｇＦ２、ＢａＦ２均具有較小的直徑收縮率和高度收縮率?而復(fù)合氟化物的直徑收縮率和高度收縮率均較高?這一點與之前添加氟化物制備氟閃石玻璃陶瓷的研究結(jié)果一致?在氟閃石玻璃陶瓷中單獨添加ＢａＦ２后?樣品致密性較差?但添加５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２后?樣品表面平整?致密性良好[１８]?

?。玻玻福刺铡〈晒杷猁}通報　　　　　　表１　樣品的相對密度及收縮率Ｔａｂｌｅ１　Ｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｓｈｒｉｎｋａｇｅｏｆｓａｍｐｌｅｓ第３９卷ＳａｍｐｌｅｂｄｅｆｃａＢｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙ/(ｇ/ｃｍ３)１.９２４７２.０６９４２.３２２８２.１０４４２.３７７３２.４３２２Ｒｅｌａｔｉｖｅｄｅｎｓｉｔｙ/％６８.５４７６.７０８６.５３７５.６２８８.８３９０.９３Ｒａｄｉａｌｓｈｒｉｎｋａｇｅ/％１.３５.３１.７２.０８.０８.３Ａｘｉａｌｓｈｒｉｎｋａｇｅ/％４.７９.３１０.０１１.３１１.０４.３２.４　玻璃陶瓷的氣孔率及吸水率分別為１６.１％、１４.０％?吸水率分別為８.４％、６.８％?明顯高于添加ＢａＦ２及復(fù)合氟化物的硅灰石玻璃陶瓷?由ＸＲＤ、ＳＥＭ的分析結(jié)果可知?當(dāng)ＭｇＦ２含量增加后?析出的晶體可進一步彌合玻璃基體的孔洞?添加１０％ＭｇＦ２的氣孔率與吸水率低于添加６％ＭｇＦ２的值進一步證明了這一點?當(dāng)ＢａＦ２及復(fù)合氟化物含量增加后?氣孔率與吸水率均略有增大?添加不同含量氟化物的硅灰石玻璃陶瓷的氣孔率與吸水率的變化規(guī)律一致?由小到大的順序均為:添加復(fù)合氟化物<添加ＢａＦ２<添加ＭｇＦ２?添加ＢａＦ２及復(fù)合氟化物的氣孔率、吸水率均較低?其中?添加５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２樣品的氣孔率為０.２７％?吸水率為０.０６％?添加不同含量氟化物的硅灰石玻璃陶瓷的氣孔率及吸水率見圖３?添加６％ＭｇＦ２、１０％ＭｇＦ２的氣孔率圖３　添加氟化物后硅灰石玻璃陶瓷的氣孔率及吸水率Ｆｉｇ.３　Ｐｏｒｏｓｉｔｙａｎｄｗａｔｅｒａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓｏｆａｄｄｉｎｇｆｌｕｏｒｉｄｅ圖４　添加氟化物后硅灰石玻璃陶瓷的抗彎強度及抗壓強度Ｆｉｇ.４?。疲欤澹酰颍幔欤幔睿洌悖铮恚穑颍澹螅螅椋觯澹螅簦颍澹睿纾簦瑁铮妫鳎铮欤欤幔螅簦铮睿椋簦澹纾欤幔螅螅悖澹颍幔恚椋悖螅铮妫幔洌洌椋睿纾妫欤酰铮颍椋洌澹?５　玻璃陶瓷的力學(xué)性能添加不同含量氟化物的硅灰石玻璃陶瓷抗彎強度及抗壓強度見圖４?抗彎強度與抗壓強度由小到大的順序均為:添加ＭｇＦ２<添加ＢａＦ２<添加復(fù)合氟化物?隨著氟化物添加量增大?添加氟化物后硅灰石玻璃陶瓷的力學(xué)性能呈升高趨勢?添加６％ＢａＦ２樣品由于析出晶體量適中?表面致密?氣孔率低(０.０９％)?吸水率低(０.０７％)?因此其抗彎強度及抗壓強度均優(yōu)于添加１０％ＢａＦ２樣品?經(jīng)綜合比較?添加復(fù)合氟化物的硅灰２３９ＭＰａ?石玻璃陶瓷具有最佳的力學(xué)性能?其中?添加５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２樣品的抗彎強度為５４ＭＰａ?抗壓強度高達(dá)璃粘度與晶體添加量的關(guān)系式為:ηｃ＝ηｇ(１＋ｍｆ)ｎ?式中ηｃ為玻璃粘度?ηｇ為純玻璃粘度?ｆ為晶體添加量?ｍ、ｎ均為實驗常數(shù)?堿土金屬對玻璃粘度增加的順序為:Ｍｇ２＋>Ｂａ２＋?添加ＢａＦ２的硅灰石玻璃陶瓷在燒結(jié)堿土金屬對玻璃熱膨脹系數(shù)影響次序為:Ｂａ２＋>Ｍｇ２＋?因此添加ＢａＦ２的量超過一定值后玻璃陶瓷的致密度會下降?進一步影響其力學(xué)性能?選擇ＭｇＦ２與ＢａＦ２復(fù)合添加后?可在玻璃相中形成穩(wěn)定的晶核?通過玻璃陶瓷的自收縮作用實現(xiàn)其燒結(jié)致密化?制備出具有最佳性能的硅灰石玻璃陶瓷?時的粘度低于添加ＭｇＦ２的樣品?玻璃相的流動性更好?因此氣孔率、吸水率較低?致密性高?力學(xué)性能更好?采用反應(yīng)析晶燒結(jié)法制備的添加氟化物的硅灰石玻璃陶瓷可通過玻璃相的粘性流動實現(xiàn)其致密化?玻

第７期司　偉:添加氟化物對硅灰石玻璃陶瓷性能的影響　２２８５３　結(jié)　論可促使硅灰石玻璃陶瓷大量析晶?密度較低?吸水率和氣孔率均較高?抗壓強度大大降低?添加１０％ＭｇＦ２＋３％ＢａＦ２及５％ＭｇＦ２＋５％ＢａＦ２?使用反應(yīng)析晶燒結(jié)法制備玻璃陶瓷?主晶相均為硅灰石?添加ＭｇＦ２后?以２０％鈣鋁黃長石、廢玻璃粉為主要原料?分別添加６％ＭｇＦ２、１０％ＭｇＦ２、６％ＢａＦ２、１０％ＢａＦ２、３％ＭｇＦ２后析出的桿狀晶體明顯增多?綜合性能稍高于添加６％ＭｇＦ２的樣品?添加不同含量的ＢａＦ２或復(fù)合氟化物后具有較低的吸水率和氣孔率?較高的密度?以及良好的抗彎強度和抗壓強度?添加復(fù)合氟化物后可通過玻璃陶瓷的自收縮作用實現(xiàn)其燒結(jié)致密化?當(dāng)添加５％ＭｇＦ２與５％ＢａＦ２后?制得的硅灰石玻璃陶瓷性能最佳?其體參ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?２０１３?２９(２):１４９￣１５３.積密度２.４３２２ｇ/ｃｍ３?相對密度９０.９３％?氣孔率０.２７％?吸水率０.０６％?抗彎強度５４ＭＰａ?抗壓強度２３９ＭＰａ?考文獻[１]　ＹｏｏｎＳＤ?ＬｅｅＪＵ?ＬｅｅＪＨ?ｅｔａｌ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｍａｄｅｆｒｏｍｗａｓｔｅｇｌａｓｓａｎｄｃｏａｌｆｌｙａｓｈ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ[２]?。校铮穑澹螅悖酰遥?ＭａｇｙａｒｉＫ?ＶｕｌｐｏｉＡ?ｅｔａｌ.Ｂｉｏａｃｔｉｖｅａｎｄｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｃｏｐｐｅｒｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｒｅｍａｒｋａｂｌｅａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ[３]?。模椋幔洌澹耄?ＺａｇｒａｊｃｚｕｄＢ?ＭｅｎａｓｚｅｋＥ?ｅｔａｌ.Ｇｅｌ￣ｄｅｒｉｖｅｄＳｉＯ２￣ＣａＯ￣Ｐ２Ｏ５ｂｉｏａｃｔｉｖｅｇｌａｓｓｅｓａｎｄｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙＳｒＯａｄｄｉｔｉｏｎ[Ｊ].[４]?。模澹睿颍桑?ＨｏｌｌｏｗａＹＪＡ.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓｏｄｉｕｍｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｆｌｕｏｒａｍｐｈｉｂｏｌｅｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌ[５]?。疲澹睿纾?ＣｈｅｎＭ?ＹｕＺ?ｅｔａｌ.ＣｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｗｅａｒｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＳｉＯ２￣Ａｌ２Ｏ３￣ＺｒＯ２￣Ｂａ(Ｓｒ?Ｃａ)Ｏｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓａｄｄｅｄｗｉｔｈＣｒ２Ｏ３ｂｙ[６]?。耍瑁幔簦澹颍牵?Ｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｉｎｔｈｅＣａＯ￣ＭｇＯ￣Ａｌ２Ｏ３￣ＳｉＯ２ｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ[Ｊ].Ｊ.Ｎｏｎ￣ＣｒｙｓｔａｌｌｉｎｅＳｏｌｉｄｓ?２０１０?３５６[７]　ＷｕＪＰ?ＲａｗｌｉｎｇｓＲＤ?ＢｏｃｃａｃｃｉｎｉＡＲ?ｅｔａｌ.Ａｇｌａｓｓ￣ＣｅｒａｍｉｃｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｈｉｇｈＴｉＯ２￣ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｌａｇ:ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄ[８]?。伲幔睿纾?ＬｉｎＱ?ＬｕＳ?ｅｔａｌ.ＥｆｆｅｃｔｏｆＣａＯ/ＳｉＯ２ｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｆｒｏｍｃｏｐｐｅｒｓｌａｇ[Ｊ].Ｃｅｒａｍｉｃｓ[９]　盧安賢?陶輝錦?黃　麗.以粉煤灰為基礎(chǔ)的微晶玻璃的制備[Ｊ].礦產(chǎn)綜合利用?２００１(３):３８￣４０.ＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙ?２０１１?３１(９):１６６９￣１６７５.Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?２０１４?４０(５):７２９７￣７３０５.ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＡｍｅｒｉｃａｎＣｅｒａｍｉｃＳｏｃｉｅｔｙ?２００６?８９(８):２４２６￣２４３３.(５２￣５４):３０６６￣３０７０.ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓ[Ｊ].ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?２０１９?４５(１７):２２６１７￣２２６２４.ＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ?２００２?６３(１):４８￣５２.ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?２０１６?４２(５):５８４２￣５８５７.ａｎｄｈｉｇｈｃｅｌｌｖｉａｂｉｌｉｔｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｆｕｔｕｒｅｉｎｖｉｖｏｔｒｉａｌｓ[Ｊ].ＢｉｏｍａｔｅｒＳｃｉ.?２０１６?４(８):１２５２￣１２６５.[１０]?。冢瑁幔睿纾祝?ＧａｏＨ?ＸｕＹ.Ｓｉｎｔｅｒｉｎｇａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｃｒｙｓｔａｌｇｒｏｗｔｈｏｆｄｉｏｐｓｉｄｅ￣ａｌｂｉｔｅｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｇｌａｓｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＥｕｒｏｐｅａｎ[１１]　ＳｉＷ?ＤｉｎｇＣ.Ａｎｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙ?ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌ[１２]　ＳｉＷ?ＸｕＨＳ?ＳｕｎＭ?ｅｔａｌ.Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｌｕｏｒｍｉｃａｔｏｆｌｕｏｒａｍｐｈｉｂｏｌｅｉｎｆｌｕｏｒａｍｐｈｉｂｏｌｅｇｌａｓｓｃｅｒａｍｉｃｓ[Ｊ].Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎ[１３]　ＣｈｏｉＳ?ＬｅｅＳ?ＰａｒｋＪ?ｅｔａｌ.ＦａｃｉｌｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆＬｉ２Ｓ￣Ｐ２Ｓ５ｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅｗｉｔｈｍｉｃｒｏｎｒａｎｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒａｌｌ￣ｓｏｌｉｄ￣ｓｔａｔｅｂａｔｔｅｒｉｅｓｖｉａａ[１４]　司　偉?丁　超?章為夷?等.氟化鈣對鈉鈣玻璃反應(yīng)析晶制備玻璃陶瓷性能的影響[Ｊ].硅酸鹽學(xué)報?２０１２?４０(１２):７０３￣７０７.ｏｆＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＳｏｌｉｄｓ?２０１２?７３(５):６８３￣６８７.ｌｏｗ￣ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ(ＬＴＳＴ)[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ?２０１８?４４４(３０):１０￣１４.ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ?２０１６(７￣８):１￣８.ＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?２０１８?２５(８):１８８８￣１８９４.[１５]?。樱瑁椋睿铮幔耄椋?ＨｏｎｍａＴ?Ｏｈ￣ｉｓｈｉＫ?ｅｔａｌ.Ｆｌｕｏｒｉｎｅｄｅｆｉｃｉｅｎｔｌａｙｅｒａｔｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈＣａＦ２ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ[１６]　曾華瑞?阮玉忠?于　巖?等.氟化鈣晶核劑對廢啤酒瓶微晶玻璃的影響[Ｊ].硅酸鹽通報?２００８?２７(２):３４５￣３４９.ＣｅｒａｍｉｃｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?２０２０?４６(５):６５０７￣６５１６.[１７]?。耍幔颍幔恚幔睿铮觯?ＨａｍｚａｗｙＥＭＡ?ＫａｒａｍａｎｏｖａＥ?ｅｔａｌ.Ｓｉｎｔｅｒｅｄｇｌａｓｓ￣ｃｅｒａｍｉｃｓａｎｄｆｏａｍｓｂｙｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌｓｌａｇｗｉｔｈａｄｄｉｔｉｏｎｏｆＣａＦ２[Ｊ].[１８]　司　偉?丁　超?王　瑞?等.氟化物對氟閃石玻璃陶瓷反應(yīng)析晶的影響[Ｊ].稀有金屬材料與工程?２０１８?４７(Ｓ１):２５９￣２６３.