D0L:10.133745.issn1001-053x.2012.08.004 第34卷第8期 北京科技大学学报 Vol.34 No.8 2012年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2012 T0,对粉煤灰及石英砂制备微晶玻璃组织转变的 影响 李峰四刘向东 内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特010051 ☒通信作者，E-mail:lifeng2010@163.com 摘要利用粉煤灰与石英砂制备微晶玻璃，并对其进行不同工艺的热处理.通过对热处理后的试样研究发现：当粉煤灰质 量分数为30%，未加T02时，试样在780℃加热时首先析出过渡相C2Si0,在随后的高温品化过程中，过渡相溶解消失，析出 更稳定的平衡相钙长石：当Ti02质量分数为0-15%时，随着Ti02含量的增加，在780℃加热时由析出梭形的Ca2Si0,微晶转 变为析出粒状的钙长石微晶：当粉煤灰质量分数增加到40%，T02质量分数为3.5%时试样中出现网状微晶组织，而加入的形 核剂T0,质量分数达到5%时试样中无网状微晶组织出现，说明T0,对网状组织的析出具有明显抑制作用. 关键词微晶玻璃：二氧化钛：粉煤灰：石英：热处理；结构演变 分类号TQ171.73*3 Effects of TiO,on the microstructure transformation of glass ceramics prepared by fly ash and quartz sand LI Feng,LIU Xiang-dong School of Materials Science and Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot 010051,China XCorresponding author,E-mail:lifeng2010@163.com ABSTRACT Glass ceramics were prepared by fly ash and quartz sand,and subsequently heat treated with different processes.The glass ceramic specimens with different ingredients after heat treatment were investigated.When the mass fraction of ash fly is 30%, transitional phase CaSiO precipitates at first in the specimens without TiO during heating at 780C,then it dissolves and disappears during crystallization at elevated temperatures,and finally the stable equilibrium phase of anorthite precipitates.When the mass frac- tion of TiO increases fromto 15%,the precipitates change from fusiform CaSiO microcrystals to granular anorthite microcrystals. When the mass fraction of fly ash increases to 40%and that of Ti is 3.5%,a reticular structure appears,and then it will vanish when the nucleation agent of TiO,is added to 5%.It can be concluded that the precipitation of the reticular structure is restrained by Ti02· KEY WORDS glass ceramics;titanium dioxide;fly ash;quartz:heat treatment:microstructural evolution 对于微晶玻璃而言，它的结构、性能既取决于基TO,作为形核剂对利用粉煤灰制备的微晶玻璃的 础玻璃的组成，又依赖于它的热处理工艺-习、晶核 研究还未见报道.本文利用电厂粉煤灰与石英砂制 剂种类与数量-0.微晶玻璃的热处理工艺包括核 备微品玻璃，加入一定量的T0,作为形核剂，研究 化、晶化两个阶段，而核化效果会决定微晶玻璃晶化 TiO2对CAS系微晶玻璃组织的影响，并分析TiO2 后的性能，因此只有在核化过程中有效地控制晶核 作用机理，以期获得最佳的成分配比. 的形成与生长，晶化后才能达到所要求的性能.晶 1实验方法 核剂的引入种类与数量对核化的形成起着至关重要 的影响，TO,是其中一种既有效又常用的形核剂之 1.1实验原料 一，但该晶核剂的作用机理目前并不完全清楚，而且 利用某电厂所产的粉煤灰与石英砂作为主要原 收稿日期：201203-10第 34 卷 第 8 期 2012 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 8 Aug． 2012 TiO2 对粉煤灰及石英砂制备微晶玻璃组织转变的 影响 李 峰! 刘向东 内蒙古工业大学材料科学与工程学院，呼和浩特 010051 !通信作者，E-mail: lifeng2010@ 163． com 摘 要 利用粉煤灰与石英砂制备微晶玻璃，并对其进行不同工艺的热处理． 通过对热处理后的试样研究发现: 当粉煤灰质 量分数为 30% ，未加 TiO2 时，试样在 780 ℃加热时首先析出过渡相 Ca2 SiO4，在随后的高温晶化过程中，过渡相溶解消失，析出 更稳定的平衡相钙长石; 当 TiO2 质量分数为 0 ～ 15% 时，随着 TiO2 含量的增加，在 780 ℃加热时由析出梭形的 Ca2 SiO4 微晶转 变为析出粒状的钙长石微晶; 当粉煤灰质量分数增加到 40% ，TiO2 质量分数为 3. 5% 时试样中出现网状微晶组织，而加入的形 核剂 TiO2 质量分数达到 5% 时试样中无网状微晶组织出现，说明 TiO2 对网状组织的析出具有明显抑制作用． 关键词 微晶玻璃; 二氧化钛; 粉煤灰; 石英; 热处理; 结构演变 分类号 TQ171. 73 + 3 Effects of TiO2 on the microstructure transformation of glass ceramics prepared by fly ash and quartz sand LI Feng! ，LIU Xiang-dong School of Materials Science and Engineering，Inner Mongolia University of Technology，Hohhot 010051，China !Corresponding author，E-mail: lifeng2010@ 163． com ABSTRACT Glass ceramics were prepared by fly ash and quartz sand，and subsequently heat treated with different processes． The glass ceramic specimens with different ingredients after heat treatment were investigated． When the mass fraction of ash fly is 30% ， transitional phase Ca2 SiO4 precipitates at first in the specimens without TiO2 during heating at 780 ℃，then it dissolves and disappears during crystallization at elevated temperatures，and finally the stable equilibrium phase of anorthite precipitates． When the mass frac￾tion of TiO2 increases from 0 to 15% ，the precipitates change from fusiform Ca2 SiO4 microcrystals to granular anorthite microcrystals． When the mass fraction of fly ash increases to 40% and that of TiO2 is 3. 5% ，a reticular structure appears，and then it will vanish when the nucleation agent of TiO2 is added to 5% ． It can be concluded that the precipitation of the reticular structure is restrained by TiO2 ． KEY WORDS glass ceramics; titanium dioxide; fly ash; quartz; heat treatment; microstructural evolution 收稿日期: 2012--03--10 对于微晶玻璃而言，它的结构、性能既取决于基 础玻璃的组成，又依赖于它的热处理工艺［1--7］、晶核 剂种类与数量［8--10］． 微晶玻璃的热处理工艺包括核 化、晶化两个阶段，而核化效果会决定微晶玻璃晶化 后的性能，因此只有在核化过程中有效地控制晶核 的形成与生长，晶化后才能达到所要求的性能． 晶 核剂的引入种类与数量对核化的形成起着至关重要 的影响，TiO2 是其中一种既有效又常用的形核剂之 一，但该晶核剂的作用机理目前并不完全清楚，而且 TiO2 作为形核剂对利用粉煤灰制备的微晶玻璃的 研究还未见报道． 本文利用电厂粉煤灰与石英砂制 备微晶玻璃，加入一定量的 TiO2 作为形核剂，研究 TiO2 对 CAS 系微晶玻璃组织的影响，并分析 TiO2 作用机理，以期获得最佳的成分配比． 1 实验方法 1. 1 实验原料 利用某电厂所产的粉煤灰与石英砂作为主要原 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.08.004