Fe2O3含量及晶化工艺对无碱铝硅玻璃弹性模量的影响

作者：湛玲丽; 谭豪; 马时宇; 韩利雄; 谢俊; 熊德华^*

来源：硅酸盐通报, 2023, 42(06): 2223-2232.

DOI：10.16552/j.cnki.issn1001-1625.20230516.002

• 无碱玻璃
• CaO-MgO-Al2O3-SiO2
• 铝硅玻璃
• 弹性模量
• 晶化

选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象，设计8组Fe2O3组分变量，利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法，先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析，进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明：适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量，Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时，F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa,析晶活化能为347.1 kJ/mol,析晶指数n为1.383 4,为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后，F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8),晶体尺寸为200～400 nm;经烧结法晶化处理后，F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8),晶体尺寸为300～500 nm。随着热处理温度的升高，析出主晶相数量变多，尺寸变大，但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃，F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。

• 单位
  武汉理工大学; 硅酸盐建筑材料国家重点实验室