.1294· 工程科学学报.第41卷，第10期 率增加，形成大量晶核：但当含量过量时，晶核的生 体之间连接较好：与S2相比，其尺寸显著增大，生长 成速率相对形核速率更具优势，快速长大的晶体反 发育良好.这是因为Mg2+增加导致成核速率增加， 而会抑制晶核的大量形成，从而导致图8中S3样品 形成大量晶核所致：此时晶体的生长速率也很快，大 核化不均匀、晶体粗大等问题， 量晶核聚集长大.S5样品晶体更加粗大且分布不 2.3.2不同Mg2+含量样品显微结构分析 均，原因可能是Mg2+含量过多，生成的高温矿物橄 图9是样品在扫描电镜下观察到的显微结构 榄石相起到晶核剂作用，致使熔体在更高温度下析 S4样品晶体呈短柱状，整体分布均匀致密，晶 晶，晶体生长速率过快，使得晶体粗大 (a 104m 10m 10m 图9不同Mg2·含量样品扫描电镜图.(a)S2:(b)S4:(c)S5 Fig.9 SEM images among samples with different Mg2contents:(a)S2;(b)S4;(c)S5 2.3.3不同Ti02含量样品显微结构分析 较为均匀，晶界明显，晶体的生长发育良好.S7样 图10是样品在扫描电镜下观察到的显微结 品晶体数量明显减少，晶体更为粗大，晶界变得 构.S6样品明显具有大量的块状晶体并整体分布 模糊. 10μm 10m 10 um 图10不同Ti0,含量样品扫描电镜图.(a)S1:(b)S6:(c)S7 Fig.10 SEM images of the samples with different Ti0z contents:(a)S2;(b)S4;(c)S5 在低温时T+倾向于与[0]形成稳定的六配位 根据相图，利用微晶玻璃成分中Mg2+含量增加的析 状态[TO。],结果导致从硅氧网络中分离形成富钛 晶过程进行分析.图112]为Ca0-Si0,-Mg0相图 的第二相.当再加热时，这些富钛的第二相将与玻 (AL,03质量分数为10%).由图可见，随着Mg0含 璃熔体中的氧化物结合形成晶相.分相产生的界面 量的升高，晶相由透辉石和顽辉石逐渐向镁橄榄石 使非均匀成核势垒降低，利于成核速度的提高，从而 相转变.辉石与镁橄榄石相比，密度更大，在结品过 促进了玻璃整体析晶.但TO2晶核剂的添加量也 程中可固结熔渣中所有类型的化学离子，而镁橄榄 不能太大，当T0,晶核剂含量过多时将会造成更多 石不能固结钙、铝、钛等离子；并且相对辉石，镁橄榄 的富钛的第二相，这易于形成钛酸钙等矿物，不利于 石的热膨胀系数较高，所以微晶玻璃中形成镁橄榄 硅酸盐矿物的析出：同时，不同品相在析出过程互相 石后，会严重影响微晶玻璃的致密性，降低其机械 干扰，不利于控制析晶，晶体生长速率超过微晶玻璃 强度 的收缩速率还会造成微晶玻璃结构疏松等问题，因 2.5直接利用熔渣的热量平衡分析 此不利于微品玻璃性能 本实验以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原 2.4辉石和镁橄榄石的析晶过程分析 料.部分企业在传统高炉钢铁厂附近建有镍铁冶炼 MgO增加对微晶玻璃性能影响较大，可进一步 车间，或部分不锈钢企业本身具有电炉冶炼镍铁和工程科学学报,第 41 卷,第 10 期 率增加,形成大量晶核;但当含量过量时,晶核的生 成速率相对形核速率更具优势,快速长大的晶体反 而会抑制晶核的大量形成,从而导致图 8 中 S3 样品 核化不均匀、晶体粗大等问题. 2郾 3郾 2 不同 Mg 2 + 含量样品显微结构分析 图 9 是样品在扫描电镜下观察到的显微结构. S4 样品晶体呈短柱状,整体分布均匀致密,晶 体之间连接较好;与 S2 相比,其尺寸显著增大,生长 发育良好. 这是因为 Mg 2 + 增加导致成核速率增加, 形成大量晶核所致;此时晶体的生长速率也很快,大 量晶核聚集长大. S5 样品晶体更加粗大且分布不 均,原因可能是 Mg 2 + 含量过多,生成的高温矿物橄 榄石相起到晶核剂作用,致使熔体在更高温度下析 晶,晶体生长速率过快,使得晶体粗大. 图 9 不同 Mg 2 + 含量样品扫描电镜图. (a)S2;(b)S4;(c)S5 Fig. 9 SEM images among samples with different Mg 2 + contents:(a)S2;(b)S4;(c)S5 2郾 3郾 3 不同 TiO2 含量样品显微结构分析 图 10 是样品在扫描电镜下观察到的显微结 构. S6 样品明显具有大量的块状晶体并整体分布 较为均匀,晶界明显,晶体的生长发育良好. S7 样 品晶体数量明显减少,晶体更为粗大,晶界变得 模糊. 图 10 不同 TiO2 含量样品扫描电镜图. (a)S1;(b)S6;(c)S7 Fig. 10 SEM images of the samples with different TiO2 contents:(a)S2;(b)S4;(c)S5 在低温时 Ti 4 + 倾向于与[O]形成稳定的六配位 状态[TiO6 ],结果导致从硅氧网络中分离形成富钛 的第二相. 当再加热时,这些富钛的第二相将与玻 璃熔体中的氧化物结合形成晶相. 分相产生的界面 使非均匀成核势垒降低,利于成核速度的提高,从而 促进了玻璃整体析晶. 但 TiO2 晶核剂的添加量也 不能太大,当 TiO2 晶核剂含量过多时将会造成更多 的富钛的第二相,这易于形成钛酸钙等矿物,不利于 硅酸盐矿物的析出;同时,不同晶相在析出过程互相 干扰,不利于控制析晶,晶体生长速率超过微晶玻璃 的收缩速率还会造成微晶玻璃结构疏松等问题,因 此不利于微晶玻璃性能. 2郾 4 辉石和镁橄榄石的析晶过程分析 MgO 增加对微晶玻璃性能影响较大,可进一步 根据相图,利用微晶玻璃成分中 Mg 2 + 含量增加的析 晶过程进行分析. 图 11 [21] 为 CaO鄄鄄 SiO2 鄄鄄 MgO 相图 (Al 2O3 质量分数为 10% ). 由图可见,随着 MgO 含 量的升高,晶相由透辉石和顽辉石逐渐向镁橄榄石 相转变. 辉石与镁橄榄石相比,密度更大,在结晶过 程中可固结熔渣中所有类型的化学离子,而镁橄榄 石不能固结钙、铝、钛等离子;并且相对辉石,镁橄榄 石的热膨胀系数较高,所以微晶玻璃中形成镁橄榄 石后,会严重影响微晶玻璃的致密性,降低其机械 强度. 2郾 5 直接利用熔渣的热量平衡分析 本实验以电炉镍铁渣和普通高炉渣为主要原 料. 部分企业在传统高炉钢铁厂附近建有镍铁冶炼 车间,或部分不锈钢企业本身具有电炉冶炼镍铁和 ·1294·