實(shí)驗(yàn)八玻璃材料的制備與性能測(cè)試

1、材料科學(xué)與工程學(xué)院玻璃材料的制備與性能測(cè)試學(xué) 校： 吉林化工學(xué)院 班 級(jí)： 材化 1001 姓 名： + 學(xué) 號(hào)： + 指導(dǎo)教師： 陳+ 題目：建筑裝飾用微晶玻璃的研制文獻(xiàn)綜述摘要：微晶玻璃是一種由基礎(chǔ)玻璃嚴(yán)格控制晶化行為而制成的微晶體和玻璃相均勻分布的材料。由于其機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹性可調(diào)、抗熱震性好、耐化學(xué)腐蝕、介電損耗低、電絕緣性好等優(yōu)越的綜合性能，已在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。本文來主要介紹微晶玻璃的制備方法及其應(yīng)用。關(guān)鍵詞：微晶玻璃；制備；應(yīng)用前言微晶玻璃是將加有晶核劑的特定組合的玻璃，在有控條件（一定溫度）下進(jìn)行晶化熱處理，成為具有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料。微晶玻璃由玻璃相與結(jié)

2、晶相組成。兩者的分布狀況隨其比例而變化：當(dāng)玻璃相占的比例大時(shí)，玻璃相為連續(xù)的基體，晶相孤立地均勻地分布在其中；當(dāng)玻璃相較少時(shí)，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)狀；當(dāng)玻璃相數(shù)量很低，則玻璃相以薄膜狀態(tài)分布在晶體之間。這種結(jié)構(gòu)也決定了其機(jī)械強(qiáng)度高，絕緣性能優(yōu)良，介電損耗少，介電常數(shù)穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)可在很大范圍調(diào)節(jié)，耐化學(xué)腐蝕，耐磨，熱穩(wěn)定性好，使用溫度高的良好性能。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重優(yōu)點(diǎn)，優(yōu)于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墻及室內(nèi)高檔裝飾，還可做機(jī)械上的結(jié)構(gòu)材料，電子、電工上的絕緣材料，大規(guī)模集成電路的底板材料、微波爐耐熱列器皿、化工與防腐材料和礦山耐磨材料等等。是具有發(fā)展前途

3、的21世紀(jì)的新型材料。微晶玻璃是由特定組成的基礎(chǔ)玻璃在一定溫度下控制結(jié)晶而制得的晶粒細(xì)小并均勻分布于玻璃體中的多晶復(fù)合材料。與玻璃、陶瓷相比較,其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)均不相同, 微晶玻璃的性質(zhì)由其中的結(jié)晶相礦物組成與玻璃的化學(xué)組成及其數(shù)量決定的 1 。因此 ,它集中了玻璃、陶瓷兩者的特點(diǎn),故又稱之為玻璃陶瓷或結(jié)晶化玻璃。一、微晶玻璃在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用和市場(chǎng)情況建筑微晶玻璃自1959年試驗(yàn)成功后,在世界各國(guó)得到了飛速發(fā)展。在歐美 ,最先作為建筑裝飾材料而進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)的是礦渣微晶玻璃和巖石微晶玻璃 2 。前蘇聯(lián)于20世紀(jì)60年代中期就報(bào)導(dǎo)了爐渣微晶玻璃作為建材已實(shí)用化; 捷克斯洛伐克于20世紀(jì)70年代初,通過熔

4、融鑄造玄武巖 ,制成了耐磨性地板材料;美國(guó)于20世紀(jì)70年代初生產(chǎn)出了建筑巖石微晶玻璃裝飾板。在亞洲,日本是開發(fā)建筑用微晶玻璃最早的國(guó)家 ,主要采用熔融燒結(jié)法進(jìn)行建筑用微晶玻璃人造大理石的生產(chǎn),生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量都代表了微晶玻璃裝飾板的世界先進(jìn)水平。 韓國(guó)緊跟日本之后生產(chǎn)出了高檔微晶玻璃裝飾板 。我國(guó)對(duì)微晶玻璃裝飾材料的研制開發(fā)始于20世紀(jì)70 年代中期, 發(fā)展較快, 現(xiàn)已初具規(guī)模。在研發(fā)初期,大多采用澆注法整體晶化的方法來生產(chǎn)微晶玻璃板, 但發(fā)現(xiàn)熱處理過程中易出現(xiàn)變形和開裂, 產(chǎn)品質(zhì)量很不穩(wěn)定, 生產(chǎn)成本高 3 。20世紀(jì)90年代初,在借鑒國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家 ( 主要是日本 )的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,

5、 采用熔融燒結(jié)法研5 1寶鋼技術(shù)2010年第制開發(fā)的微晶玻璃裝飾板生產(chǎn)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展,成功地解決了基礎(chǔ)玻璃的成分設(shè)計(jì)、玻璃的熔制、玻璃的粒化及玻璃顆粒的析晶能力的控制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)難題 ,并投入了工業(yè)化生產(chǎn)。近年來,建筑微晶玻璃的生產(chǎn)已逐步從日、韓等國(guó)轉(zhuǎn)移至我國(guó),工藝技術(shù)在不斷完善中,產(chǎn)品主要出口至歐洲和中東等地區(qū), 在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)前景也十分廣闊。目前，建筑微晶玻璃的生產(chǎn)基地主要分布在廣東、河北、山東等地，生產(chǎn)工藝以燒結(jié)法為主,已初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化 4 。二、建筑微晶石項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益該項(xiàng)目前景可觀，優(yōu)勢(shì)明顯，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的方向，有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，產(chǎn)品起點(diǎn)高，技術(shù)設(shè)備先進(jìn)

6、，為國(guó)內(nèi)行業(yè)先進(jìn)水平。該項(xiàng)目的上馬及投產(chǎn)一定能有力地推動(dòng)我國(guó)建筑微晶石項(xiàng)目相關(guān)產(chǎn)品的供應(yīng)能力，推動(dòng)行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，提升行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。項(xiàng)目可以提供新增就業(yè)崗位，可以有效緩解地區(qū)就業(yè)壓力，同時(shí)，能夠積極促進(jìn)項(xiàng)目屬地經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)5。綜合而言，本項(xiàng)目對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)及下游行業(yè)發(fā)展都具有明顯的積極作用，社會(huì)效益明顯。實(shí)驗(yàn)部分一、實(shí)驗(yàn)方案的確定微晶玻璃的制備方法根據(jù)其所用原材料的種類、特性、對(duì)材料的性能要求而變化，主要的有熔融法、燒結(jié)法、溶膠凝膠法、二次成型工藝、強(qiáng)韌化技術(shù)等。建筑微晶玻璃生產(chǎn)工藝有兩種，即壓延示和燒結(jié)法.目前建筑用微晶玻璃均采用燒結(jié)法，而且不加入晶核劑。它的基本原理是，玻璃是一種非晶

7、態(tài)固體，從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，它處于一種亞穩(wěn)狀態(tài)，較之晶體有較高的內(nèi)能，所以在一定條件下，可以轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài)。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)來看，玻璃熔體在冷卻過程中，粘度急劇增加，抑制晶核的形成和晶體長(zhǎng)大，阻止了結(jié)晶體的成長(zhǎng)壯大。建筑用微晶玻璃利用了不加晶核劑的非均相結(jié)晶化機(jī)理，充分應(yīng)用了熱力學(xué)上的可能和動(dòng)力學(xué)上的抑制，在一定條件下，使這種相反相成的物理過程，形成一個(gè)新的平衡，而獲得的一種新材料。玻璃熔融除使用曬粉著色的微晶玻璃，通常用密封性好的坩鍋內(nèi)熔化外，其他色彩的微晶玻璃都使用池窯熔化。它的生產(chǎn)成本與質(zhì)量均優(yōu)于坩鍋爐。但建筑微晶玻璃池窯不能照搬一般玻璃池窯，它要便于排料、換料、停爐。二是晶化熱處理：玻璃經(jīng)晶化熱

8、處理后，才能形成微晶玻璃。熱處理的工藝參數(shù)和工藝規(guī)范對(duì)主晶相的種類、大小、數(shù)量、制品的炸裂、平整度、氣泡大小和數(shù)量、產(chǎn)量、燃?xì)夂牧亢统杀镜龋加兄匾绊?。晶化爐也不同於一般的熱處理爐和陶瓷燒烤爐，其溫度場(chǎng)和結(jié)構(gòu)，要適合微晶玻璃晶化熱處理的特點(diǎn)和工藝。如何根據(jù)建筑師的美學(xué)要求，方便逼真調(diào)制各種色彩的微晶玻璃防止自爆和氣孔，增加規(guī)格和品種，提高大面積板材平整度，降低成本，是進(jìn)一步推廣建筑微晶玻璃應(yīng)用的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。1.1熔融法熔融后急冷，退火后在經(jīng)一定的熱處理制度進(jìn)行成核和晶化以獲得晶粒細(xì)小、含量多、結(jié)構(gòu)均勻的微晶玻璃制品。熱處理制度的確定是微晶玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。作為初步的近似估計(jì)，最佳成核溫度介

9、于Tg 和比它高50的溫度之間。晶化溫度上限應(yīng)低于主晶相在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)重熔的溫度。通常是2550。微晶玻璃的理想熱處理制度見圖1。圖1 微晶玻璃的理想熱處理制度常用的晶核劑有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核劑的選擇與基礎(chǔ)玻璃化學(xué)組成有關(guān)，也與期望析出的晶相種類有關(guān)。良好的晶核劑應(yīng)具備如下性能：(1)在玻璃熔融成形溫度下，應(yīng)具有良好的溶解性，在熱處理時(shí)應(yīng)具有較小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2) 晶核劑質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的活化能要盡量小，使之在玻璃中易與擴(kuò)散。(3) 晶核劑組分和初晶相之間的界面張力愈小，它們之間的晶格參數(shù)之差愈小(500MPa，體積

10、密度21652170，吸水率0，耐酸耐堿性、抗凍性耐污染性能優(yōu)異，無放射性污染，鏡面效果良好。微晶玻璃具有高的強(qiáng)度，封閉氣孔，低的吸水性和熱導(dǎo)性，質(zhì)輕可作為結(jié)構(gòu)材料、熱絕緣材料。5.2其它材料上的應(yīng)用泡沫微晶玻璃作為結(jié)構(gòu)材料、熱絕緣材料和纖維復(fù)合增韌微晶玻璃都得到了廣泛研究和應(yīng)用。核工業(yè)方面，微晶玻璃被用于制造原子反應(yīng)堆控制棒上的材料、反應(yīng)堆密封劑、核廢料存儲(chǔ)材料等方面。另外，1977年Scharch. KE 和Ash2bee.KHG發(fā)現(xiàn)云母微晶玻璃有記憶效果，開辟了微晶玻璃在記憶材料領(lǐng)域的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 呂淑珍.爐渣在微晶玻璃中的應(yīng)用，中國(guó)陶瓷. 1999 ,35(4) ;2425 2 劉軍.金屬尾礦微晶玻璃研究的進(jìn)展與問題. 沈陽建筑工程學(xué)院學(xué)