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CMAS微晶玻璃组成设计及机械性能优化开题报告

 2021-02-22 11:48:06  

1. 研究目的与意义(文献综述)

微晶玻璃具有性能可设计、制备工艺简单、热膨胀系数可调、耐磨耐腐蚀性能好、化学稳定性好、电绝缘性优良、可与金属焊接等。因此其应用范围非常广,不仅在建筑材料、电子工业、生物医学领域应用,还在日常生活中、光学领域甚至是国防军工等尖端领域也应用。然而微晶玻璃脆性大,初性较低,而且断裂情况不可预测,在与部分工业陶瓷相比其强度就难以启齿,这些缺点限制了微晶玻璃的应用和发展。因此要提高微晶玻璃的机械性能,拓宽其应用领域研究的方向。CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃作为建筑装饰微晶玻璃,具有广泛的应用领域,是天然石材理想的替代产品。目前,我校浮法建筑装饰微晶玻璃已在江西投产,微晶玻璃的孔隙率为零,大大提高了该微晶玻璃硬度、抗折强度、耐酸碱性及抗急冷急热性能,各项物化性能指标均超过国家标准。但是,由于微晶玻璃中仍然含有大量微晶相,玻璃的脆性仍然是无法避免的,低韧性也是微晶玻璃推广使用的主要制约因素,断裂韧性的提高无疑将极大地拓宽微晶玻璃在各个领域的应用。为减少加工和使用过程中因脆性儿带来的成品率低,使用安全性降低等问题,优化和提高CMAS微晶玻璃的机械性能,具有重要的实际意义。

CMAS微晶玻璃是微晶玻璃家族中比较重要的玻璃体系,常见的析出晶体有透辉石,钙长石,堇青石,莫来石,镁橄榄石等,尤其是透辉石晶相的存在会使其相应的CMAS体系微晶玻璃具有优良的力学性能,因而受到广泛关注。由于CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃中可以析出的晶相种类很多,一般通过直接改变CaO、MgO、Al2O3的含量,就可以析出不同种类的晶相;但从成本、性能角度综合考虑,研究各氧化物( ZrO2、ZnO )在基础玻璃中所起作用,提高性能的同时,降低产品成本。CaO-MgO-Al2O3-SiO2系建筑装饰微晶玻璃中试实验顺利完成,目前已进入工业化投产阶段。改善脆性、增韧和熔化工艺、降低成本成为当务之急。前期研究工作表明ZrO2有促进析晶之作用, ZrO2在该体系中使晶粒均匀、细化,通过研究ZrO2对晶体形貌及热稳定性等性能的影响,达到提高产品韧性、降低成本可能。因此,需要研究ZrO2对晶体形貌及热稳定性等性能的影响规律,从而确定合适的ZrO2用量,既要保证玻璃可以析出理想尺寸的晶相,同时又可以保障优异的热稳定性及其他力学性能帮助,这正是本论文需要考虑和解决的问题。

本课题拟采用高温熔融后热处理的方式制备了不同ZrO2含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃,并借助差热分析,X射线衍射,扫描电子显微镜及热膨胀仪对样品进行测试,研究ZrO2对CMAS微晶玻璃的析晶行为及热稳定性的影响。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容:

研究zro2对cao-mgo-al2o3-sio2微晶玻璃微观形貌及性能影响。

1、只改变zro2含量,保持其他组分不变,设计配方,制备样品。以探讨zro2含量对cao-mgo-al2o3-sio2微晶玻璃的析晶情况及性能尤其热稳定性的影响。

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3. 研究计划与安排

第1-2周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需相

关知识,明确实验目的及意义。确定方案,完成开题报告。

第3-4周:明确研究所需原料、仪器和设备等,确定技术方案和工艺路线。根据组分配料并熔制成玻璃,将

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 程金树, 李宏, 汤李缨等. 微晶玻璃[m]. 北京: 化学工业出版社, 2006.

[2] 骞少阳, 智广林, 范亚伟, 等.国内微晶玻璃研究进展[j].2015 年全国玻璃科学技术年会论文专集, 2015.

[3] 杨广跃. 透辉石基 cao-mgo-al2o3-sio2 微晶玻璃析晶和性能研究[d]. 浙江大学, 2012.

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