温度制度对硼硅酸盐泡沫玻璃结构及性能的影响

摘要

本文研究了烧成制度参数如烧成温度、保温时间和升温速率，对硼硅酸盐泡沫玻璃的结构及性能的影响。 实验以SiO2和硼酸为主要原料，碳粉为发泡剂，采用粉末烧结法，制备了低硅和高硅两个系统的硼硅酸盐泡沫玻璃。运用光学显微镜和扫描电子显微镜观察试样的气泡尺寸、形状和分布。利用X射线衍射仪，对试样的物相进行分析。并测试了试样的体积密度、热膨胀系数、体积吸水率和抗酸腐蚀性能。 实验结果表明，对于低硅系统，随着温度的升高，气泡尺寸逐渐增大。在1200℃时，物料没有完全熔融而存在大量晶相。1300℃时，气泡内气体压力较大，熔体粘度和表面张力较低，气泡发生连通、破裂。1250℃的温度最佳。随着保温时间的延长，大气泡消耗小气泡而进一步长大，在保温30min时，气泡生长不完全，泡径较小，保温90min时，气泡生长过大，表面张力作用减弱，气泡发生连通、破裂，保温60min最合适。在1250℃保温60min制得的试样泡径在1mm到2mm之间，泡壁约为0.1mm。低硅系统试样的体积密度最低为0.483g/cm3，体积吸水率最低达0.87％，热膨胀系数平均值达8.2826×10-6/℃，在0.1mol/L的稀硫酸中室温下浸泡2个月质量变化率最低为0.46％。 对于高硅系统，气泡随着温度和保温时间的变化趋势与低硅系统基本相同，最佳温度和保温时间分别为1450℃、60min。升温速率对气泡也有一定影响。以6℃/min的速率升温时，过多的碳粉提前氧化生成气体，造成烧结体气孔率过高，熔融阶段发泡不均。在10℃/min和8℃/min的升温速率下，均能制得气泡比较均匀的试样，以后者最佳。以8℃/min的速率在1450℃保温60min，制得的试样泡径在1mm左右，泡壁约为50μm，气泡分布均匀。体积密度最低为0.201g/cm3，最低体积吸水率为0.19％，热膨胀系数平均值为1.3557 × 10-6/℃，在质量百分比为1％～5％的5种稀硫酸中进行100℃耐酸性测试，试样质量变化率在0％～0.72％之间。

目录

文摘

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第一章文献综述

1.1泡沫玻璃概述

1.1.1泡沫玻璃的定义、特点及用途

1.1.2泡沫玻璃的制备原理

1.1.3泡沫玻璃的制备方法

1.1.4泡沫玻璃的分类

1.2泡沫玻璃的国内外发展动态

1.2.1国外发展动态

1.2.2国内发展动态

1.3发泡剂

1.3.1发泡剂的分类

1.3.2发泡剂的选择

1.3.3氧化型发泡剂的反应机理

1.3.4分解型发泡剂的反应机理

1.3.5泡径影响因素的数学分析

1.4各种添加剂

1.4.1助熔剂

1.4.2稳泡剂

1.4.3促进剂

1.5泡沫玻璃的重要性质

1.5.1粘度

1.5.2表面张力

1.6泡沫玻璃烧制工艺

1.7泡沫玻璃的化学稳定性

1.7.1玻璃的侵蚀机理

1.7.2影响玻璃化学稳定性的因素

1.8课题的提出与研究内容

1.8.1本课题的研究背景及意义

1.8.2本课题的主要研究内容

第二章实验内容与研究方法

2.1试验内容

2.1.1原料及设备

2.1.2实验设计

2.2研究方法

2.2.1体积密度

2.2.2吸水性

2.2.3热膨胀系数测试

2.2.4差热分析

2.2.5 X射线衍射分析

2.2.6光学显微镜和扫描电子显微镜分析

2.2.8抗酸腐蚀性测试

第三章结果与讨论

3.1低硅系统

3.1.1配方及烧成制度的确定

3.1.2烧成温度对泡沫玻璃气泡结构的影响

3.1.3保温时间对泡沫玻璃气泡结构的影响

3.1.4泡沫玻璃的物相分析

3.1.5试样的体积密度

3.1.6试样的热膨胀系数

3.1.7试样的体积吸水率和抗酸腐蚀性能

3.2高硅系统

3.2.1配方及烧成制度的确定

3.2.2烧成温度对气泡结构与物相的影响

3.2.3升温速率对气泡结构及物相的影响

3.2.4保温时间对气泡结构的影响

3.2.5试样的体积密度

3.2.6试样的热膨胀系数

3.2.7试样的体积吸水率

3.2.8试样的抗酸腐蚀性能

第四章结论

参考文献

发表论文情况

致谢