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晶核剂设计的关键因素介绍

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:复合效应的发生使总浓度相同的晶核剂混合物具有更高的成核密度。也有研究[172]认为,Cr2O3对析晶的作用在于促进玻璃的分相。晶核剂少,热处理后易形成晶粒粗大、晶相含量低的微晶玻璃;而晶核剂用量过大,引起玻璃的析晶速率过快,玻璃难以成型。因此,选择适宜的晶核剂用量是至关重要的。表6.1为不同Cr2O3质量分数下微晶玻璃的化学成分。表6.1不同Cr2O3质量分数下微晶玻璃的化学成分注:铁尾矿30%,粉煤灰30%,硼泥40%。

晶核剂设计的关键因素介绍

常见的晶核剂包括金属晶核剂、氧化物晶核剂、氟化物晶核剂和硫化物晶核剂。其中,金属晶核剂以铜、银、金等为主,氧化物晶核剂以TiO2、P2O5、V2O5、Cr2O3和Fe2O3为主。根据Stookey提出的晶核剂的作用及要求,晶核剂与析出主晶相的结构越接近,则越有利于玻璃中形成稳定的晶核。

在本实验条件下,针对成分特点,可利用原料中的Fe2O3作晶核剂。威廉姆逊等[170]指出,在CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃中,当氧化铁主要以三价铁形式存在,且其重量超过5%时可能影响内部成核,当Fe2O3的质量分数在7%以上时可以导致内部成核并且生长大量小的树枝状晶体。毕尔和特拉雷[109]的研究提出,铁的氧化状态对玻璃成核效率有强烈影响,当Fe3+/Fe2+的比率接近磁铁矿时,有利于晶核的初期发展。

在某些情况下,当两种氧化物单独使用时都可作为晶核剂,而其混合物则可改进成核。复合效应的发生使总浓度相同的晶核剂混合物具有更高的成核密度。在原料基础上添加适量的Cr2O3,可与Fe2O3一起形成复合晶核剂。

文献[171]认为,Cr2O3在熔体冷却过程中以尖晶石的形式析出,形成很细的粒子,当玻璃加热至成核温度时,这些粒子为非均匀成核提供界面,使成核的势垒降低,加快成核。也有研究[172]认为,Cr2O3对析晶的作用在于促进玻璃的分相。玻璃分相一方面增加了相之间的界面,另一方面使一些组分富集于两相中的一相,从而促进成核。虽然Cr2O3对玻璃的析晶具有促进作用,但由于Cr2O3溶解度较小,熔化温度较高,少量的Cr2O3就使玻璃的熔化温度急剧增加,因此,Cr2O3添加量一般不超过总量的1%。(www.xing528.com)

晶核剂的用量对微晶玻璃的显微结构有较大影响。晶核剂少,热处理后易形成晶粒粗大、晶相含量低的微晶玻璃;而晶核剂用量过大,引起玻璃的析晶速率过快,玻璃难以成型。因此,选择适宜的晶核剂用量是至关重要的。表6.1为不同Cr2O3质量分数下微晶玻璃的化学成分。

表6.1 不同Cr2O3质量分数下微晶玻璃的化学成分(质量分数,%)

注:铁尾矿30%,粉煤灰30%,硼泥40%。

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