微晶玻璃复合板材耐磨性能研究

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广东博德精工生产的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系“微晶玻璃一陶瓷”复合板不能满足在公共场所长期使用时对产品耐磨性能的要求,表面容易出现划痕导致釉面光泽度降低,影响美观。通过XRD、SEM的检测与分析,找出导致釉面硬度较低的原因为:1)釉层结晶度低,主要呈非晶态;2)釉层析出四方和单斜氧化锆,但析出量不足且分布不均,很难起到强化作用。为了延长复合板的使用寿命,扩大其应用范围,通过适当的热处理使釉层中的残余玻璃相析晶,以达到增强耐磨性的目的。实验发现,微晶玻璃釉经980℃处理10min后,在釉面形成一层由透辉石、长石固溶体组成,厚度约20~30μm的致密析晶层,使釉面维氏显微硬度从6.5GPa提高到7.5GPa(提高15%)。另外,析晶使釉面产生的附加压应力能增加釉面强度。在二者的共同作用下,达到了改善釉面耐磨性能的目的。通过DSC变温实验法计算析晶速率和析晶活化能,结果表明:析晶速率与升温速率有关,其最大值随升温速率的增加而增加,并向高温方向移动;由Kissinger、Ozawa、modified Kissinger、modified Ozawa方法计算的析晶活化能分别为:328、348、464、457kJ/mol。在釉层的连续升温过程中,表面析晶速率较快,但整体析晶速率较低,延长保温时间能大幅提升釉层的析晶程度。釉层表面析晶主要发生在“玻璃相-气相”界面,细小的透辉石晶核随温度升高进行二维生长,相互接触后形成含透辉石和长的析晶层。釉层内部析晶主要发生在“玻璃相-氧化锆”界面,辐射状析出片状长石晶体,“玻璃相一长石”界面促使透辉石晶体析出。釉层析出相与热历史有关,循环热处理使釉层表现出不同于连续热处理的析晶特征。
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