【正文】 Journal of NonCrystalline Solids 290(2001)致謝：。 全國性建材科技期刊《玻璃》2005年第6期總第183期[17]劉??；CaO/SiO2比對鈣鋁硅系微晶玻璃結(jié)構(gòu)與性能影響的研究[D]；武漢理工大學(xué)2006年5月[18]Zhongjian Hu, Yuansheng Wang , En Ma, Feng Bao, Yunlong Yu, Daqin Chen；Crystallization and spectroscopic properties investigations of Er3+ doped transparent glass ceramics containing CaF2；Materials Research Bulletin 41 (2006) [19]Omar A. AlHarbi；Effect of different nucleation catalysts on the crystallization of Li2O–ZnOMgOAl2O3SiO2 glasses[20], Reaney, , 。完全可以替代目前的建筑裝飾材料并適宜用于高檔裝演。透輝石為顆粒狀，透輝石具有耐磨、耐腐蝕性和抗沖擊性能較好的優(yōu)點(diǎn)。，本論文通過對制得的基礎(chǔ)玻璃水淬樣進(jìn)行差熱分析（DTA），根據(jù)差熱分析曲線，確定鋼渣粉煤灰微晶玻璃的熱處理制度為：600℃退火3h；核化溫度730℃，；晶化溫度850—900℃。利用正交實(shí)驗(yàn)我們得到3試樣的綜合性能最好。1. 鋼渣—粉煤灰微晶玻璃中各成份合適的化學(xué)組成范圍CaOAl2O3SiO2MgOB2O3R2OCaF2TiO218—245—945—503—93644—8 2. 根據(jù)鋼渣與粉煤灰成分特點(diǎn)，由于鋼渣中含鈣高鋁低，粉煤灰中含鋁高鈣低，二者形成成分互補(bǔ)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中選取輝石和硅灰石作為主晶相，因此選取CaO，Al2O3，SiO2 作為其中的三個(gè)因素。8樣品密度變化出現(xiàn)負(fù)值，我們分析認(rèn)為，這是因?yàn)樵摌悠窙]有晶化或晶化率很低，出現(xiàn)負(fù)值是實(shí)驗(yàn)誤差所致。其中3樣品發(fā)生整體析晶，2發(fā)生表面析晶，3樣品經(jīng)熱處理后呈分層狀態(tài)，即3樣品晶相數(shù)量最多，6次之，2相對最少。編號(hào)空氣中質(zhì)量水中質(zhì)量密度密度變化量密度增幅率晶化樣ZJ1 %ZJ2 %ZJ3 %ZJ4 %ZJ5 %ZJ6 %ZJ7 %ZJ8 ZJ9 %退火樣ZJ1 ZJ2 ZJ3 ZJ4 ZJ5 ZJ6 ZJ7 ZJ8 ZJ9 從表可以看出退火樣經(jīng)過熱處理之后，體積密度都呈增大趨勢，這是因?yàn)榻?jīng)過熱處理的玻璃相中產(chǎn)生了晶相，晶相數(shù)量越多，材料內(nèi)部更加致密，密度變化越大。其中3樣品整體耐酸堿效果強(qiáng)于其他兩組，這與3樣品密度最大相符合。編號(hào)耐酸、堿試驗(yàn)前重量（g）試驗(yàn)后重量（g）耐酸（堿）度（%）8702酸堿3酸堿6酸堿9002酸堿3酸堿6酸堿 從上表可知，礦渣微晶玻璃的耐堿度普遍比耐酸度高，均達(dá)到98%以上。其中3樣品整體耐酸堿效果強(qiáng)于其他兩組，這與3樣品密度最大相符合。、6試樣的耐酸堿實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從表可知，礦渣微晶玻璃的耐堿度普遍比耐酸度高，均達(dá)到98%以上。而6樣品的抗折強(qiáng)度高于2樣品，也是因?yàn)槠渲芯鄶?shù)量多于2樣品。 微晶玻璃比基礎(chǔ)玻璃強(qiáng)度增加的原因主要是具有細(xì)晶、致密的微觀結(jié)構(gòu)，微晶玻璃中的晶?？梢栽斐蓴嗔褧r(shí)的裂紋尖端的彎曲和可能的鈍化，增加了破裂功，并且減緩甚至阻止了裂紋穿過晶相和玻璃相的界面。其中3試樣晶相數(shù)量較其他兩組多且致密，、試樣鋼渣粉煤灰微晶玻璃抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果，抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果（單位）123平均值900236 天然大理石、～20MPa、24～～40 MPa。將鋼渣粉煤灰微晶玻璃6試樣在其的斷口處用15%的氫氟酸侵蝕20秒，然后用蒸餾水沖洗干凈并烘干，噴金后用JSM—，換一張5微米的圖 2試樣的掃描電鏡照片 3試樣的掃描電鏡照片 6試樣的掃描電鏡照片 在試樣的斷口處用15%的氫氟酸侵蝕20秒，然后用蒸餾水沖洗干凈并烘干。這與我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果3整體析晶，試樣結(jié)晶程度較高，6部分析晶，2表面析晶相符合。從衍射線強(qiáng)度理論可知:多相混合物中某一相的衍射強(qiáng)度，隨該相的相對含量的增加而增強(qiáng)。隨著微晶玻璃組分的不同，衍射線的強(qiáng)度存在差異。 具有上述特征的式樣在熱處理時(shí)大部分只能部分晶化且容易發(fā)生變形，由上表可以看出3樣品的放熱峰面積要比其他樣品放熱峰大，這與我們實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)果相符合，即在所有樣品中只有3樣品呈整體析晶狀態(tài)，而其他樣品只是表面析晶或部分析晶。這種玻璃在第一個(gè)主放熱峰位置熱處理時(shí)一般也可以結(jié)晶，但是其晶相一般不單一，其中可能包含第二晶相，第二晶相可能是新晶相，也可能是晶型轉(zhuǎn)變，我們認(rèn)為這可能是因?yàn)樵诘谝环甯浇腔A(chǔ)玻璃在熱處理時(shí)發(fā)生了軟化，微觀結(jié)構(gòu)重排造成的。在對玻璃進(jìn)行微晶化處理時(shí)，由于成核過程是一個(gè)產(chǎn)生新相的過程，由結(jié)晶學(xué)理論可知，在一個(gè)系統(tǒng)中，當(dāng)形成一個(gè)新相時(shí)，需要提供一定的能量，在熱力學(xué)上表現(xiàn)為吸熱過程，而結(jié)晶過程則是一個(gè)由非穩(wěn)定態(tài)向穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)化的過程，是一個(gè)放熱過程。最終得到微晶玻璃試樣。微晶玻璃熱處理工藝條件主要包括：核化溫度、核化時(shí)間、晶化溫度、晶化時(shí)間。（9）結(jié)構(gòu)分析：將準(zhǔn)備好的微晶玻璃樣品進(jìn)行掃描電子顯微分析和X射線衍射物相分析。（3）熔制：將混料加入剛玉坩堝中，加入量約占坩堝容積的2/3，然后將裝有原料的坩堝置于高溫電阻爐內(nèi)，按一定的熔制要求設(shè)定熔制溫度曲線，以3~5℃/min的升溫速率將爐溫升至1400~1450℃，保溫3h。（2）混料：為了保證熔制玻璃的質(zhì)量，必須將原料混合均勻。由于鋼渣中鈣含量較高，因此鋼渣引入量不易太高，考慮這一點(diǎn)，因此在計(jì)算過程中，固定鋼渣的含量為30%，粉煤灰的含量根據(jù)剩余鋁含量進(jìn)行計(jì)算。在形核劑的選取上，通過查文獻(xiàn)，CaF2 與TiO2 是很好的復(fù)合形核劑，考慮大生產(chǎn)過程中環(huán)境指標(biāo)的要求，應(yīng)該盡量減少氟的含量，因此固定氟化鈣的含量為4%，通過變化TiO2的含量找出形核劑的最佳組合，于是選取了TiO2作為正交實(shí)驗(yàn)的第四因素。第三章 實(shí)驗(yàn)過程 （1）：（%）CaOAl2O3SiO2MgOB2O3R2OCaF2TiO218—245—945—503—93644—8 （2）正交實(shí)驗(yàn)因素與水平根據(jù)鋼渣與粉煤灰成分特點(diǎn)，由于鋼渣中含鈣高鋁低，粉煤灰中含鋁高鈣低，二者形成成分互補(bǔ)，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中選取輝石和硅灰石作為主晶相，因此選取CaO、Al2OSiO2 作為其中的三個(gè)因素。根據(jù)Archimedes定律測定試樣體積，采用電子天平測量其質(zhì)量。關(guān)閉電爐使試樣冷卻，用蒸餾水將試樣洗至中性，將試樣過濾在濾紙上，放入烘干箱中烘干至恒重，并用同一電子天平在相同條件下稱重，記錄。放在錐形瓶中,加入酸（堿）溶液25177。三點(diǎn)彎曲法測定抗彎強(qiáng)度的計(jì)算公式： ()式()中: 抗彎強(qiáng)度（MPa）P:試樣斷裂時(shí)的最大載荷（N）L:試樣支座間的距離（mm）b:試樣寬度（mm）h:試樣高度（mm）用25mL濃度為20%NaOH和20%(從管材中所取)進(jìn)行水浴加熱100℃、1h腐蝕試驗(yàn)（采用鑄石標(biāo)準(zhǔn)JC/T2581993）將微晶玻璃試樣砸碎、研磨、過篩。 用荷蘭飛利浦QUANTA 400型環(huán)境掃描電子顯微鏡對處理好的樣品進(jìn)行測試，得到樣品表面形貌的照片。用蒸餾水沖洗其侵蝕表面，再用超聲波清洗，除去被腐蝕的物質(zhì)，然后烘干。二次電子信號(hào)被探測器收集轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像即形成掃描電鏡圖片。電子槍發(fā)射的電子，以其交叉斑作為電子源，經(jīng)二級(jí)聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量一定束流強(qiáng)度和束斑直徑的細(xì)微電子束，在掃描線圈的驅(qū)動(dòng)下，在試樣表面按一定時(shí)間、空間順序作柵網(wǎng)式掃描。 顯微結(jié)構(gòu)分析(SEM) 掃描電子顯微鏡是利用聚焦電子束，在試樣表面逐點(diǎn)掃描成相來分析物質(zhì)的微區(qū)形貌。X射線的定量分析是根據(jù)某物相所產(chǎn)生的衍射強(qiáng)度，與其在混合物中的含量相關(guān)。它們的特征可通過各反射面網(wǎng)的網(wǎng)面間距d和反射射線的相對強(qiáng)度I/I0來表征。X射線的位置決定于晶胞的形狀和大小，即決定于各晶面間距，而衍射的相對強(qiáng)度決定于晶胞內(nèi)原子的種類、數(shù)目即排列花樣。X射線的基礎(chǔ)是布喇格公式:2dsinθ=nλ。 物相分析（XRD） X射線衍射常用于材料的物相分析，它是根據(jù)試樣的位置、數(shù)目及相對強(qiáng)度等，確定試樣包含那些物質(zhì)和其相對含量。在放熱峰附近進(jìn)行熱處理可以獲得最大的晶化率。從DTA曲線可以確定核化與晶化工藝的制定。（8） 靜水力天平 型號(hào)： JA21002J 上海隆拓儀器設(shè)備有限公司，用于測量微晶玻璃試樣密度。（6） 低溫電阻爐 型號(hào)：SX213 溫控范圍：0～1300℃，洛陽華冠爐窯設(shè)備廠，用于基礎(chǔ)退火、核化、晶化處理。（4） 馬弗爐 型號(hào)：SX10—BLL 控溫范圍0～1000℃，包頭云捷電爐廠，用于基礎(chǔ)玻璃退火、核化、晶化處理。（2） 行星式高能球磨機(jī) 型號(hào)：QM2SP20，南京大學(xué)儀器廠，用于配合料混合。不同的鋼廠其化學(xué)成分含量也有所不同，一般情況下，氧化鈣占30%—60%，氧化鐵占15%—26%，氧化鋁占3%—8%，氧化硅占8%—23%，氧化鎂占4%—11%上比。 CaO MgOSiO2系相圖（wt%）CaOAl2O3SiO2MgOB2O3R2OCaF2TiO218—245—945—503—93644—8 鋼渣、粉煤灰、石英砂、硼砂、氧化鈣、純堿、氟化鈣、二氧化鈦等。為使制備的微晶玻璃具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，選擇透輝石作為主晶相。從玻璃形成條件看，其組分中必須含有可以形成玻璃的氧化物，如SiOB2O3和P2O5，同時(shí)還必須含有一定量的中間氧化物，如CaO和MgO等。從結(jié)