热处理制度对微晶玻璃性能的影响

图6.19为析晶时间对微晶玻璃表观体积密度的影响。从图6.19中可以看出：随着析晶时间的增加，微晶玻璃表观体积密度呈先增大后减小的趋势；当析晶时间为60 min时，其表观体积密度达到最大值3.22g／cm3。这是因为微晶玻璃的表观体积密度主要取决于试样的致密度、晶体的析出量和晶体内部结构。随着析晶时间的增加，微晶玻璃中晶体析出量增加，使得微晶玻璃的致密性增加，表观体积密度增大。表观体积密度减小主要是因为微晶玻璃内部晶体生长过快，晶体析出量过大，造成微晶玻璃体积膨胀的缘故。

图6.20为析晶温度对微晶玻璃表观体积密度的影响。从图6.20中可以看出：在802℃下析晶时，由于析晶温度较低，晶体生长速率缓慢，以玻璃体为主，其表观体积密度接近母玻璃的密度，仅为2.92g／cm3；析晶温度的升高使得晶体生长速率加快，大量晶体的生长使得表观体积密度急剧增加；在842℃下析晶时，表观体积密度达到最大值3.12 g／cm3，然后呈降低的趋势。

图6.19　不同析晶时间下微晶玻璃的表观体积密度

图6.20　不同析晶温度下微晶玻璃的表观体积密度

随着析晶温度的升高，晶体的生长速率增大，造成晶粒尺寸的增大。一方面当晶粒尺寸较大时，易造成微晶玻璃内部缺陷的产生，这样均会影响试样的致密度，使微晶玻璃的表观体积密度降低。另一方面晶体生长速率增大，晶体析出量增多，玻璃相相对减少，微晶玻璃体积相对缩小，致密性增大。因此，控制适宜的析晶温度对于提高微晶玻璃的致密度至关重要。

图6.21为析晶时间对微晶玻璃显微硬度的影响。从图6.21中可以看出：当析晶时间为60min时，微晶玻璃的显微硬度达到最大值919 HV。这是因为析晶初始阶段，晶体被连通的玻璃相所包裹，其显微硬度更大程度取决于玻璃相的性质；随着析晶时间的增加，细小的晶体逐渐长大，均匀分布在玻璃基体中，使微晶玻璃的显微硬度明显增大。

图6.21　不同析晶时间下微晶玻璃的显微硬度

图6.22为析晶温度对微晶玻璃显微硬度的影响。从图6.22中可以看出：在802℃下析晶时，由于析晶温度较低，晶体生长速率缓慢，试样中以玻璃体为主，晶粒尺寸仅为几十纳米，但大量均匀细小的晶粒使微晶玻璃显微硬度明显提高，达到907 HV；在822℃下析晶时，显微硬度达到最大值951 HV；析晶温度继续升高，微晶玻璃的显微硬度下降，在842℃和862℃下分别为908 HV和886 HV。(www.xing528.com)

微晶玻璃中含有大量从均匀玻璃相中生长出的细小晶体。由于玻璃体和晶体耐腐蚀程度不同，玻璃体的成分和含量，以及析出晶体的种类、含量和晶粒尺寸等对微晶玻璃的耐腐蚀性具有显著影响。

晶体中的Ca2＋离子、Mg2＋离子、Fe2＋离子和Fe3＋离子与玻璃相中金属离子相比，具有较强的反应能力，因此，要获得耐腐蚀性好的微晶玻璃，就要使残余玻璃相具有良好的网络连接程度，而且在玻璃相中尽量减少碱金属氧化物的含量。一个富含硅氧和氧化铝的玻璃相，有利于获得好的耐腐蚀性。适当的化学组成，加上合理的热处理制度，可以使微晶玻璃具有良好的耐腐蚀性。

图6.22　不同析晶温度下微晶玻璃的显微硬度

图6.23为析晶温度对微晶玻璃化学稳定性的影响。从图6.23中可以看出：本实验条件下，改变析晶温度，微晶玻璃的化学稳定性总体来说较强，在802℃下析晶时，微晶玻璃耐酸性最好，质量损失仅为0.16%；随着析晶温度的提高，晶体析出量增加，对玻璃网络结构破坏增大，耐酸性下降；在842℃下析晶时，微晶玻璃耐酸性最差，质量损失达到0.31%；当析晶温度达到862℃时，微晶玻璃中主要为晶体，辉石类晶体良好的耐酸性使微晶玻璃整体的耐酸性提高。

图6.23　析晶温度与微晶玻璃化学稳定性的关系

图6.24为析晶时间对微晶玻璃化学稳定性的影响。从图6.24中可以看出，获得的微晶玻璃经过1%NaOH腐蚀650 h后，均具有良好的耐碱性，质量损失不超过0.1%，微晶玻璃耐碱性相对于耐酸性来说较强。随着析晶时间的延长，微晶玻璃的耐酸性呈先下降后升高的趋势；当析晶时间为90 min时，微晶玻璃的耐酸性最差，质量损失达到0.31%；继续延长析晶时间至120 min时，微晶玻璃的耐酸性增强。这是因为晶体的析出破坏了玻璃的网络结构，使网络的连接程度下降。随着析晶时间的延长，晶体析出量增大，对玻璃网络的破坏程度增强，使玻璃的耐酸性下降。当析晶时间达到120min时，微晶玻璃中晶体占绝大多数，玻璃体含量极小，而辉石类晶体优异的耐酸性使微晶玻璃整体的耐酸性增强。

图6.24　析晶时间与微晶玻璃化学稳定性的关系