CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃的制备及介电性能

低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)(CBS)微晶玻璃,重点研究了m(CaO)/m(SiO_(2))质量比、B_(2)O_(3)含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明:CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca_(3)Si_(3)O_(9)、Ca_(2)B_(2)O_(5)、CaB_(2)O_(4)、SiO_(2)和Ca_(2)SiO_(4)。随着m(CaO)/m(SiO_(2))质量比的增加,介电常数增加,介电损耗先降低后增加;硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10^(-3)降到1.36×10^(-3),介电损耗随着SiO_(2)、Ca_(2)B_(2)O_(5)和CaB_(2)O_(4)含量的增加而增大。随着B_(2)O_(3)含量的增加,介电常数先增加后减少,而介电损耗则相反。当m(CaO)/m(SiO_(2))质量比为0.89、B_(2)O_(3)含量为15%(质量分数)时,在900℃烧结3 h,CBS微晶玻璃的热膨胀系数为7.16×10^(-6)℃^(-1),介电常数为5.85,介电损耗为1.37×10^(-3)(10 GHz)。

氧分压和温度对CaO-SiO_(2)-TiO_(x)渣系钛组元价态及赋存相的影响

从含钛高炉渣中绿色高效提取钛资源是实现高附加值钛制品持续开发的有力保障,目前与含钛氧化物渣系相关的关键热力学数据匮乏,严重制约了相关提钛工艺的开发。本文基于典型含钛高炉渣成分及矿物特征,结合FactSage 8.2热力学软件的“Phase Diagram”模块和“FactPS”、“FToxid”数据库,计算分析了含钛矿物在高炉不同区域还原过程中钛赋存相的变化规律,并进一步计算分析了1400~1600℃下0.21~10^(-18)atm氧分压范围内CaO-SiO_(2)-TiO_(x)渣系平衡相的演变规律。结果表明,当温度一定时,随着氧分压的降低,液相区范围先增大后减小,钛的氧化物被逐级还原;当氧分压一定时,随着温度的增加,液相区逐渐变大,液相与钙钛矿两相共存区随温度升高先小幅增大后小幅缩小,且向w(CaO)/w(SiO_(2))比增大的方向移动,液相与金红石两相共存区先大幅增大后小幅缩小。本文结果对于深入理解含钛赋存相在不同工艺参数下的演变规律,进而开发更加绿色高效钛资源提取工艺具有重要意义。

B_(2)O_(3)对CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元保护渣熔体结构的影响

通过分子动力学方法对非反应性保护渣CaO-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)三元渣系进行了模拟,构建了熔渣的网络结构模型,研究了渣系中B_(2)O_(3)的含量对保护渣熔渣微观结构的影响规律。结果表明:B在网络中与O的结合能力最强,且能够起到简化网络和平衡过剩电荷的作用;Al在熔体中主要以4配位形式存在,同时存在少量高配位Al-O结构,B_(2)O_(3)的含量为5%时,熔渣中[AlO_(4)]含量最高;随着B_(2)O_(3)含量的增多,熔渣网络结构聚合程度降低,复杂Al-O结构减少,熔渣微结构的有序性增加。

Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃减反射功能化研究

随着光伏产业的高速发展,与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野。本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na_(2)O-CaO-SiO_(2)平板玻璃,采用分光光度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率、表面形貌和断面膜层厚度、表面化学成分、耐酸性和硬度,研究了反应温度和反应时间、玻璃膜层结构与透过率的关系。通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na_(2)O-CaO-SiO_(2)玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面Si—O键断裂,在玻璃表面形成纳米膜层结构,当膜层厚度达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化,铅笔硬度达到3H。

“K_(2)O-Na_(2)O-CaO-BaO-SrO”复合熔剂熔融特性及对陶瓷岩板釉面性能的影响

以“BaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)”三元系统相图为基础,选取烧氧化锌、碳酸钡、超细石英和S17#高锶熔块为变量原料,采用正交试验方法系统研制出复合溶剂型亚光釉料并制备出相应的釉饰陶瓷岩板产品;借助灰熔点测定了复合溶剂釉的熔融温度范围,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和原子力显微镜等研究了釉面的组成,结构和表面平整度;研究结果表明:当釉料配方中烧氧化锌为5%、碳酸钡为6%、超细石英为3%和S17#熔块为45%时,其所制备出对应的产品釉层可在1169~1185℃烧成温度范围内出现不同形状的(K,Na,Sr,Ba)Al_(x)Si_(x)O_(8)长石晶体,从而产生了漫反射,达到釉面的亚光效果;其釉层表面粗糙度Ra为0.91μm、Rz为8.12μm,轮廓显微形貌相对比较完整且平缓,有利于提升陶瓷岩板产品釉面的细腻平滑、易清洁性能。

CaO-SiO_2-FeO_x及CaO-SiO_2-P_2O_5-FeO_x渣系热力学性质的研究

CaO-SiO2-FeOx三元渣系和CaO-SiO2-P2O5-FeOx四元渣系是转炉脱磷用渣的主要子渣系,研究这两种渣系的热力学性质可为脱磷渣的高效利用提供理论依据。利于相图软件FactSage分别绘制了这两种渣系的相图,并分析了温度和氧分压对体系相平衡关系和液相线的影响规律。分析结果表明:升高温度会使这两种渣系的液相区扩大,初晶相稳定区域显著减小;降低氧分压会导致尖晶石固溶体相的初晶区消失,磷石英(SiO2)、伪硅灰石(CaSiO3)、α'-Ca2SiO4固溶体相减小。

CaO-NaCl体系焙烧混合稀土精矿的研究

采用TG-DTA热分析技术研究CaO-NaCl体系焙烧混合稀土精矿的分解过程。结果表明:添加CaO-NaCl后,混合稀土精矿的分解过程分为两个阶段,第一阶段在405℃～498℃区间主要是氟碳铈矿的分解,第二阶段在670℃～730℃区间主要是CaO和矿物中的CaCO3分解独居石和稀土氟氧化物。并选择了焙烧温度、CaO加入量、NaCl加入量为影响因素,用二次正交回归实验设计方法研究了混合稀土精矿分解率随三因素而变化的规律,得出了相应的回归方程。通过分析讨论,得到了CaO-NaCl体系焙烧混合稀土精矿的合理工艺条件:温度780℃、CaO加入量15%(质量分数)、NaCl加入量10%(质量分数)。

P2O5对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法制备了不同P2O5含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃样品,研究了P2O5对该系微晶玻璃析晶的影响规律。结果表明:在所研究的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃中,P2O5的最大溶解量在10.0%质量分数左右,超过其饱和溶解度后将析出α-磷酸钙相。玻璃中添加4.0%质量分数P2O5时以表面析晶为主,析出晶体为钙长石和少量硅灰石。随着P2O5含量的提高,α-磷酸钙逐渐析出,同时钙长石和硅灰石的析出逐渐降低。进一步提高P2O5含量抑制了玻璃的表面析晶,促进了玻璃的分相和整体析晶。当P2O5的含量达到10%时,玻璃以整体析晶为主,在分相区内外区域析出晶体的形态非常相似,均呈现为细小粒状。

高铁CaO-FeO_x-SiO_2三元体系氧化过程相变热力学分析

通过详细的热力学计算和推导,对高铁CaO-FeOx-SiO2(CFS)体系(铁含量50%-60%,x=1-1.5)氧化过程中铁氧化物的价态和组分相赋存状态变化规律进行了分析.结合SEM、EDX及XRD确定物相组成,图像分析仪对相分布进行定量测量,化学法分析铁组分变化情况.研究了氧化过程中,体系中相变的热力学规律以及磁铁矿相的析出特性,对不同温度条件下磁铁矿相析出情况进行了详细讨论,并简要推算了CaO的含量变化对体系相变的影响.结果表明,随熔体氧位的增加,磁铁矿相逐渐形成并饱和以晶体析出,铁组分会不断向磁铁矿相转移和富集.体系冷却后主要由磁铁矿、铁橄榄石和钙铁硅酸盐固溶体组成,氧化过程中,铁橄榄石相减少,磁铁矿相增加.在1423K以上温度,控制氧平衡分压lg(pO2/p0)>-7.89时,体系中的铁组分主要以磁铁矿形式存在,并在冷却过程析出;冷却过程中,磁铁矿是初晶相,体系中铁离子的摩尔比n(Fe3+)/n(Fe2+)为1/4时,磁铁矿初始析出的温度约为1640K,随n(Fe3+)/n(Fe2+)比值的增加,磁铁矿析出温度升高,在n(Fe3+)/n(Fe2+)为1.8/1时,磁铁矿初始析出的温度约为1720K;体系中氧化钙含量的增加,可提高铁在磁铁矿相的富集程度.

钢包内衬用MgO-CaO-C砖的开发与应用

采用抗水化处理后的镁钙砂为原料 ,研制了MgO -CaO -C砖 ,并对使用MgO -CaO -C砖过程中钢液中夹杂数量和氧含量的变化情况进行了分析。结果表明 :MgO -CaO -C砖在钢包包壁非渣线部位使用 ,能减少钢中氧含量和夹杂物数量 ,降低夹杂粒径 ,改变夹杂粒度分布 ,提高钢水质量。

CaO-B_2O_3-SiO_2系LTCC流延生料带研制

研究了CaO-B2O3-SiO2系LTCC流延生料带的固含量对干燥收缩系数α以及生料带微观结构的影响。结果表明,生料带的α随着固含量的增加而增大,w(固含量)为40%,45%,50%和55%浆料的α分别为0.35,0.43,0.53和0.57。w(固含量)为50%的生料带上下表面颗粒分布最为均匀致密,烧成生料带的介电性能优良:εr≈6.5,tanδ<0.002(10GHz),适用于无源集成电路基片。

CaO-Al_2O_3-SiO_2系黑色装饰微晶玻璃的研究

为了研究制备黑色装饰微晶玻璃,使用Fe2O3、Ni2O3、Co2O3等着色剂,研究了其对微晶玻璃装饰板材的颜色、烧结和晶化性能的影响规律,确定合理的着色剂种类、含量以及热处理制度,并利用KRD与SEM等技术研究了黑色装饰微晶玻璃的结构.研究表明:以Fe2O3、Co2O3组合和Fe2O3、Co2O3、Ni2O3的组合都可制得黑色系列玻璃与花纹清晰的黑色微晶玻璃;100g玻璃配合料中,较合理的着色剂用量为:Fe2O3-5g,Co2O30.15-0.25g,Ni2O30.2-0.4g.

CaO-MgCl_2H_2O体系中一维碱式氯化镁的水热合成与表征

通过水热反应在CaO-MgCl2-H2O体系中合成了不同结构与形态特征的一维碱式氯化镁(MHCH),分析了MgCl2浓度、CaO与MgCl2的摩尔比R及水热条件对产物的影响.结果表明,当MgCl2浓度>3mol/L,且R<0.5时才能得到MHCH;MHCH的直径和径长比随MgCl2浓度和R的增加而增大.MHCH的最佳制备条件为[MgCl2]=4mol/L,R=0.05.MHCH的结构相与反应温度密切相关,温度低于150℃时,体系中的产物为相3(Mg2(OH)3Cl.4H2O);温度高于150℃时的产物为相9(Mg10(OH)18Cl2.5H2O).常温下体系中首先出现Mg3(OH)5Cl.3H2O和相5(Mg3(OH)5Cl.4H2O),经陈化后两者均转化为相3,经160℃水热反应后相3转化为相9.

CaO-ZrO_2纳米粉体的制备和表征

采用醇 水法和柠檬酸络合法制备了CaO ZrO2 粉体 ,用XRD和TEM等手段对粉体的结构和形貌进行了表征。结果表明 :醇 水法所得粉体的粒径在 70nm左右 ,基本无团聚体存在 ;至 80 0℃时 ,晶粒已经发育完好 ,与固相法相比 ,其合成温度降低了 60 0℃左右 ;晶型结构为四方晶型 ,无单斜相存在。而柠檬酸络合法所得粉体中含有大量单斜相。将醇 水法所得粉体加入到BaTiO3中 ,进行烧结实验 ,与固相法合成的CaO ZrO2 粉体相比 ,它使BaTiO3的烧结温度降低了 2 0℃左右。

CaO-SiO_2-MgO-H_2O体系的热力学研究

本文研究了ＣａＯ－ＳｉＯ２－ＭｇＯ－Ｈ２Ｏ体系的热力学，结果表明：ＳｉＯ２ 优先与ＣａＯ水热形成水化硅酸钙，多余的ＳｉＯ２ 才会与ＭｇＯ直接水热形成水化硅酸镁。当没有ＳｉＯ２ 时，ＭｇＯ才会水化形成Ｍｇ（ＯＨ）２。

CaO-MgO@CoFe_2O_4磁性固体碱的制备及其大豆油酯交换反应催化性能

以草酸盐为前驱体采用两步法制备了一种以CaO-MgO作为活性组分,以CoFe_2O_4作为磁核的磁性固体碱催化剂,并用于大豆油与甲醇的酯交换反应合成生物柴油。对制备的磁性固体碱催化剂进行了磁滞回线、X-射线衍射(XRD)、CO_2-TPD及透射电镜(TEM)表征。考察了不同核壳物质的量比、焙烧温度、反应温度、反应时间、醇油物质的量比以及催化剂用量等因素对大豆油转化为生物柴油产率的影响。结果表明,采用核壳物质的量比为1∶6、焙烧温度为700℃所制备的CaO-MgO@CoFe_2O_4催化剂,当醇油物质的量比为12、催化剂用量为大豆油质量的1.0%时,在65℃下反应时间3 h,生物柴油收率高达97.1%。该催化剂具有较好的重复利用性能,重复利用四次后生物柴油的收率仍可达90%。

CaO对CaO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的析晶程度及性能的影响研究

本文研究了CaO含量对微晶玻璃烧结、析晶性能、以及析晶程度的影响。讨论了CaO含量变化与微晶玻璃密度和抗折强度的关系 。

用CaO-CaF_2-FeO系渣进行钢水深脱磷

为了生产超低磷钢,在1600℃用高碱度CaO CaF2 FeO系渣对低磷钢水进行了炉外深脱磷的研究。分析了氧化性和碱度对脱磷效果的影响,确定了合适的渣系组成,测得1600℃下该渣系的磷容量在1018 54～1020 2范围内。实验结果表明:氧化性和碱度是影响脱磷效果的两个制约性因素;在钢水初始磷含量为0 01%左右的条件下,使用该渣获得了大于50%的脱磷率及低于0 005%(最低可达0 0027%)的磷含量;在300t转炉上进行的初步生产试验也获得了50%左右的脱磷率及0 006%左右的成品磷含量。

CaO-SiO_2-Al_2O_3渣系连铸保护渣结构的拉曼光谱研究

在高铝钢连铸过程中,钢水中的Al与CaO-SiO2基连铸保护渣中的SiO2反应导致保护渣中SiO2含量降低而Al2O3含量大幅增加,CaO-SiO2基转变为CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣而影响高铝钢连铸,所以研究CaO-SiO2基向CaO-SiO2-Al2O3基保护渣转变过程中结构上发生的变化有助于开发出满足高铝钢连铸需求的保护渣。本文利用拉曼光谱研究了CaO-SiO2基和CaO-SiO2-Al2O3基连铸保护渣的结构特点。研究结果表明,CaO-SiO2基保护渣主要由Q0,Q1,Q2和Q3等微结构单元构成的硅酸盐网络结构;当转变为CaO-SiO2-Al2O3基保护渣后,渣样中的网络破坏体优先用于破坏硅酸盐网络结构,当渣中SiO2含量较低时,部分网络破坏体会促进Al 3+形成[AlO4]四面体结构。渣中生成的[AlO4]四面体会进入硅酸盐网络结构形成铝硅酸盐网络结构,以Al-O-Al或Al-O-Si等方式连接,导致渣样结构变得复杂多变。使用Li2O对Na2O和CaO对MgO等摩尔替代研究表明相同价态离子之间的替换能够改变[AlO4]四面体在硅酸盐网络结构上的连接方式,导致CaO-SiO2-Al2O3基保护渣渣样结构易受成分变化而改变;CaF2对CaO等摩尔替代研究发现,当渣中CaF2小于13mol%,CaF2促进渣样网络结构解体,当高于13mol%时,CaF2又会导致渣样聚合度增加。由此可见,在设计CaO-SiO2-Al2O3基保护渣时,既要考虑不同种类离子对渣样结构产生的影响,又要考虑离子含量的影响。

氧化铈对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃烧结和性能的影响

采用烧结法制备添加氧化铈的CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃材料,并对其进行差热分析(DTA)、X射线衍射分析、扫描电镜(SEM)观察和性能测试。结果表明:添加少量氧化铈能够降低玻璃的玻璃转变温度和析晶峰值温度,促进玻璃粉体的烧结致密化,但氧化铈加入量过多将会阻止玻璃的烧结和晶化;氧化铈的最佳添加量(质量分数)为5%;随着氧化铈含量的增加,样品的介电常数呈"N"字形变化,而样品的介电损耗则表现为先减小后稍微增加的变化趋势。样品的热膨胀系数随氧化铈含量的增加基本呈下降趋势。添加5%氧化铈的样品在925℃烧结后,其相对密度达99.1%,其介电常数、介电损耗和热膨胀系数分别为6.7、0.09%和3.42×10-6K-1。