微晶玻璃的结构分析及氧化镁的作用

图7.12为不同w（MgO）／w（SiO2）条件下试样的XRD曲线。从图7.12中可以看出，当w（MgO）／w（SiO2）为0.07和0.23时，衍射峰强度较弱，衍射曲线出现“馒头峰”，表明这个样品大部分由玻璃相组成，析出的晶相为普通辉石（Au⁃gite，Ca（Fe，Mg）Si2O6）。

随着氧化镁含量的增加，当w（MgO）／w（SiO2）为0.33时，衍射峰非常明显，强度较高，析出的主晶相为铁透辉石（Diopside，Ca（Mg0.6Fe0.4）（Si1.6Fe0.4）O6），次晶相为普通辉石（Augite，Ca（Mg，Fe）Si2O6）和钙镁橄榄石（Monticellite，CaMgSiO4）。而由DTA曲线可知，w（MgO）／w（SiO2）为0.33的样品的析晶峰比w（MgO）／w（SiO2）为0.07的尖锐，表明析晶能力强，此分析正好与XRD的变化相对应。

随着w（MgO）／w（SiO2）比值的增加，衍射峰强度增加，晶体的析出量增加；微晶玻璃的主晶相发生了变化，由普通辉石转变为铁透辉石，而普通辉石成为次晶相。晶体的析出与铁离子的存在有很大的关系。而氧化镁在促进透辉石和钙镁橄榄石晶体析出方面起到重要的作用。氧化镁作为网络修饰体氧化物，能够提供更多的游离氧离子而削弱玻璃的网络结构，有利于微晶玻璃中质点的移动，这与Liping Y等［187］的结果一致。他认为氧化镁能够削弱玻璃的网络结构，减小玻璃的稳定性，有利于晶相的析出。同时由于镁离子的半径较小，更容易进入晶相中，当氧化镁含量增加时，可促进晶核的形成和晶体的析出。

图7.12　不同w（MgO）／w（SiO2）条件下微晶玻璃的XRD曲线(www.xing528.com)

图7.13为不同w（MgO）／w（SiO2）条件下微晶玻璃的SEM照片。从图7.13中可以看出：当未添加氧化镁时，微晶玻璃中析出的晶体较少，主要以枝状晶分布，且分布比较稀疏、杂乱；当w（MgO）／w（SiO2）为0.07时，微晶玻璃析出的晶体按一定方向成枝状分布，相对未添加氧化镁的样品，晶体析出量增加；当w（MgO）／w（SiO2）为0.14时，晶体呈枝状分布，相对于前两个样品，晶体析出量增加，样品相对致密；当w（MgO）／w（SiO2）为0.23时，晶体的生长方向更加明显，呈枝状分布，样品相对致密；当w（MgO）／w（SiO2）为0.33时，析出的晶体同样也呈枝状分布，晶体排列紧密，晶体主要以两种尺寸分布，较大尺寸的晶体为枝晶主干，较小晶体为由主干生成的一次枝晶，且与前几个样品相比晶体尺寸减小，析出量明显增加。

因此，随着w（MgO）／w（SiO2）的增加，晶体析出量逐渐增加，晶体尺寸呈减小的趋势，样品更加致密、均匀。由上面分析可知，w（MgO）／w（SiO2）的增加，导致玻璃结构破裂，黏度减小，有利于形成更多的形核质点，相同的成分分布到更多的形核质点上，导致晶体尺寸减小。由于氧化镁的变化对玻璃的析晶温度影响较小，因此不同w（MgO）／w（SiO2）的微晶玻璃析出的晶体都为枝晶。

图7.13　不同w（MgO）／w（SiO2）条件下微晶玻璃的SEM照片