钙含量对钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷结构的影响

采用熔融-热处理工艺制备SiO_2-Na_2O-B_2O_3-BaO-CaO-TiO_2-ZrO_2体系玻璃陶瓷,利用差热分析法(DTA)、傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段研究了晶核剂(CaO、TiO_2和ZrO_2)总含量为45%时,不同钙含量(CaO∶TiO_2∶ZrO_2=x∶2∶1(摩尔比),x=0.5~6)对玻璃陶瓷晶相和显微结构的影响,并采用粉末静态浸泡法(PCT)测试了C-2(即x=2)玻璃陶瓷样品的抗浸出性能。结果表明:玻璃网络结构主要由[SiO_4]、[BO_3]和[BO_4]构成,随着Ca含量的增加,更多的B以[BO_4]加入玻璃网络中,玻璃转变温度Tg逐渐升高,放热峰温度逐渐降低,但峰强逐渐增高;x<2时,样品中除CaZrTi_2O_7晶相外还有其他晶相(如TiO_2和ZrO_2)出现;当x=2和4时,样品中只有单一的CaZrTi_2O_7晶相;x=6时,有星状的CaZrTi_2O_7和柱状的CaTiO_3晶相生成。PCT实验结果表明:B、Na、Ca元素的归一化浸出率随浸泡时间的增加而降低,并在28d后保持不变,分别为8.4、7.8、2.2mg/(m^2·d),与硼硅酸盐玻璃固化体浸出率处于同一数量级。

热处理工艺对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷结构的影响

在钡硼硅酸盐体系玻璃中加入总含量为45wt%的CaO、TiO_2和ZrO_2作为晶核剂,采用熔融热处理工艺制备钙钛锆石基玻璃陶瓷。利用DTA、XRD和SEM等分析手段研究了热处理工艺对玻璃陶瓷晶相和显微结构的影响。DTA分析表明,SiO_2-B_2O_3-BaO-Na_2O-CaO-ZrO_2-TiO_2体系基础玻璃的玻璃转变温度T_g在738℃附近,在815℃和970℃附近出现了宽化的放热峰。XRD和SEM结果表明,当核化温度和晶化温度分别为780℃和1000℃时,钙钛锆石晶体含量较多,晶粒较小且分布较均匀。当晶化温度低于1000℃时出现了少量的氧化锆峰。

硅硼比对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷结构和抗浸出性能的影响

采用熔融-热处理法制备BaO-B_2O_3-SiO_2-Na_2O-CaO-ZrO_2-TiO_2体系玻璃陶瓷,研究了SiO_2/B_2O_3摩尔比(0.5～7)对玻璃陶瓷晶相和显微结构的影响,并采用产品一致性试验方法评价了玻璃陶瓷的抗浸出性能。结果表明:当SiO_2/B_2O_3比为0.5～2时主晶相为钙钛锆石;当SiO_2/B_2O_3比为3时,出现了榍石相,且随SiO_2/B_2O_3比增加,长条状钙钛锆石晶体减少,块状榍石晶体增多。相对于SiO_2/B_2O_3比为1的样品,SiO_2/B_2O_3比为4的样品抗浸出性能较好,28天后B、Ca、Si元素归一化浸出率分别为2.9×10^(-3 )g·m^(-2)·d^(-1)、8.8×10^(-4 )g·m^(-2)·d^(-1)、4.4×10^(-4 )g·m^(-2)·d^(-1)。

基于正交试验的钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的热处理制度研究

热处理是使玻璃陶瓷获得预定结晶相的关键工序。采用正交试验法研究了热处理制度（核化温度、晶化温度、保温时间）对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相结构和显微结构的影响。结果表明：采用一步法（核化、晶化同时进行）和二步法（核化、晶化分开进行）热处理时,样品的主晶相均为Ca Zr Ti2O7-2M,还含有少量Zr O2相。对于两步法,在720℃核化2 h、850℃晶化3 h的条件下,钙钛锆石的晶相含量较高,晶粒为长条状,长约20~30μm。当晶化温度较高（900~950℃）或晶化时间较长（2~3 h）时,都会出现Ca Ti Si O5晶相。各参数对玻璃陶瓷中晶相含量的影响顺序为：晶化温度〉核化温度〉晶化时间〉核化时间。一步法热处理温度变化对样品的晶相组成和显微结构变化较小。

钡硼硅酸盐玻璃和玻璃陶瓷固化体的抗浸出性能比较研究

利用产品一致性试验(PCT)法研究了钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体的抗浸出性能,并与不含晶相的钡硼硅酸盐玻璃固化体进行比较。结果表明,玻璃陶瓷和玻璃固化体中B、Na和Nd元素的归一化浸出率随浸泡时间增加均呈现降低的趋势,均在28 d后趋于平稳,在含有条状钙钛锆石晶体和块状榍石晶体的玻璃陶瓷固化体中,B、Na和Nd元素的归一化浸出率在28天后分别为8.4×10-3 g m-2d-1、7.8×10-3g m-2d-1、7.5×10-6g m-2d-1,均比钡硼硅酸盐玻璃固化体的浸出率低一个数量级。

Si/Ba比对钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷结构的影响

采用熔融-热处理法制备SiO_2-B_2O_3-Ba O-Na_2O-CaO-ZrO_2-TiO_2体系钙钛锆石玻璃陶瓷,利用差热分析法(DTA)、傅氏转换红外线光谱分析仪(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段研究了不同Si/Ba比(1~10)对该体系玻璃陶瓷晶相和显微结构的影响。结果表明:随着Si/Ba比的增加,玻璃[SiO_4]四面体增多,[BO_3]三角体减少,玻璃转变温度略有升高,晶体生长温度在800~950℃范围内;当Si/Ba=1时,主晶相为Ba_2TiSi_2O_8,次要晶相为CaZrTi2O7,样品致密性较差;随着Si/Ba比增大,Ba2TiSi2O8相基本消失,长条状的CaZrTi_2O_7晶体增多;当Si/Ba比增加到6时,有明显的CaTiSiO_5晶相生成;块状的CaTiSiO_5晶体随着Si/Ba比进一步增加逐渐增多。

钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融–热处理工艺制备了Si O2–B2O3–Ba O–Na2O–Ca O–Zr O2–Ti O2体系钙钛锆石基钡硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了Ca O、Ti O2、Zr O2(记为CTZ,摩尔比为2:2:1)含量对玻璃陶瓷相结构、显微结构的影响,采用产品一致性测试法(PCT)测试了玻璃陶瓷样品的抗浸出性能。结果表明:样品的玻璃转变温度为615~650℃且随着CTZ含量增加而升高。CTZ含量为35%的样品和CTZ含量为45%的样品分别在900和850℃附近出现了明显的放热峰。当CTZ含量≥30%时,钙钛锆石晶相开始析出;CTZ含量为45%时,样品中出现大量均匀分布的柱状钙钛锆石晶相;CTZ含量达55%时,样品致密性较差,除钙钛锆石晶相外还有榍石和二氧化硅晶相析出。PCT测试表明:CTZ含量为45%的样品具有较好的抗浸出性能,B和Na在42 d后的归一化质量损失约为0.1 g/m2,Si和Ca约为0.01 g/m2,与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级。

激光光谱学

O433.54 99020819钛钡硼硅酸盐玻璃结构激光喇曼光谱研究=LaserRaman spectra study of the strueture of titaniumbarium borosilicate glasses[刊,中]/宋晓岚（湖南省轻工业高等专科学校.湖南,长沙（410007））,屈一新（北京化工大学化学工程学院.北京（100029））,许超,蒋明慧（武汉工业大学.湖北,武汉（430070））∥光散射学报.—1998,10（1）.—30-36用激光喇曼光谱系统研究了含钛钡硼硅酸盐玻璃的结构。结果表明TiO2含量较低时Ti4+主要处于[TiO4]中,当TiO2摩尔含量约为20%时,有少量[TiO5]形成,当玻璃中T4+和B3+共存时,B2O3含量的变化不会改变T4+结构状态。图7参9（李瑞琴）

掺铝钙钛锆石基玻璃陶瓷的结构和抗浸出性能

采用熔融–热处理工艺制备钙钛锆石–钡硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体,研究了不同Al_2O_3含量对玻璃陶瓷中玻璃网络体、晶相和显微结构的影响,用产品一致性测试法(PCT法)对玻璃陶瓷固化体的抗浸出性能进行评价。结果表明:随着Al_2O_3含量的增加,更多的Al^(3+)和自由氧形成[AlO_4],使[BO_4]相对减少,[BO_3]增多。在不含Al_2O_3的样品中,只有钙钛锆石和榍石晶相。当掺入2%(质量分数)Al2O3时,开始出现钛酸钙晶相,其含量随着Al_2O_3含量的增加而增加。当Al2O3含量达到6%时,榍石晶相基本消失,只有条状钙钛锆石和方形钛酸钙晶体。产品一致性测试结果表明:掺入Al_2O_3对玻璃陶瓷固化体抗浸出性能影响不明显,玻璃陶瓷中B、Ca、Nd元素的归一化浸出率(LRB、LRCa、LRNd)在28 d后基本保持不变,其中,LR_B、LR_(Ca)与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级[约为10–3 g/(m^2·d)],LRNd[约为10–6 g/(m^2·d)]比硼硅酸盐玻璃固化体低1个数量级。