第七章 玻璃岩相分析VIP专享VIP免费

材料岩相分析第七章玻璃缺陷及微晶玻璃岩相分析§7-1概述在高温条件下物料熔化成熔体经快速冷却成型，再作适当热处理所得到的透明无机材料称为玻璃材料。这里将从生产量大，使用面广的钠钙硅酸盐系统玻璃制品和部分微晶玻璃为主，讨论玻璃体内的各种缺陷，特别是结石；对微晶玻璃除研究母体玻璃缺陷外，还要讨论在热处理微晶化过程中母体玻璃显微结构的变化及其规律。所以，玻璃材料显微结构分析的主要内容有以下三个方面：1.玻璃结石：不允许存在但又常见的严重缺陷。原料、窑内耐火材料及其蚀变、玻璃析晶等均可能是结石物质的来源和形成原因。可由此提出消除结石的措施。2.玻璃态缺陷：除结石以外，在玻璃体内还会存在气泡、条纹和节瘤等缺陷。设法消除也是研究的课题。3.微晶玻璃：探讨微晶化的机理，对微晶玻璃的成分、主晶相、所用晶核剂、热处理制度以及性能进行研究。§7-2结石的来源、形态及检验方法一.来源1.来源于原料的结石钠钙硅酸盐玻璃原料有：石英砂、白云石、方解石、纯碱、莹石、硝酸钠等。提供给玻璃的主要成分为：硅、镁、钾、钙、钠等元素的氧化物。结石一般是由于配合料没有充分熔化残留在玻璃液中，冷却后进入玻璃而成的。由粉料形成的结石大部分为未熔石英颗粒及发生多晶转变了的磷石英、方石英，还有锆石。由粉料产生的结石大致有以下三方面原因：①配合料混合不均：使易熔组分多的部位熔化速度快，而难熔组分多的部位熔化速度慢，使未熔石英颗粒聚集成团形成结石。②原料质量不高：含有难熔料如锆英石、氧化铬等都会形成结石。③操作制度不当：如过筛时粗砂漏网而形成结石；熔化温度控制不当，使配合料熔化不充分也会形成粉料结石，等等。2.来源于耐火材料的结石玻璃液对窑内耐火材料的侵蚀作用，使耐火材料的使用寿命缩短，同时剥蚀的耐火材料残渣落入玻璃液中即形成了结石。侵蚀的原因主要有以下三方面。①温度条件：大部分窑炉用的硅质耐火材料在温度变化过程中要发生鳞石英、方石英的晶型转变，伴随着明显的体积变化，使砖体出现裂纹而逐渐解体。温度对其它耐火材料的侵蚀破坏作用也很剧烈。②化学侵蚀：熔融的玻璃组分、配合料中的粉尘挥发份、燃料的灰份等在熔制玻璃的过程中均会与耐火材料的物相发生化学反应而生成新相，使耐火材料剥落。③物理侵蚀：玻璃液流动对砖体的冲刷作用及荷重的压力作用，加剧了砖体的剥落和化学侵蚀。由此使来源于耐火材料的结石有三种可能情况：一种是耐火材料本身的晶化或气孔，再一种是耐火材料的物相与玻璃反应后生成的变质结晶矿物，另一种则是耐火材料被熔化后重新析晶的矿物。所以在玻璃窑内应根据不同部位的工作条件，所制玻璃的成分，熔化温度的高低等而选用不同性能的耐火材料。3.来源于析晶的结石析晶结石的形成往往是由于配合料中某种组合过量或混合不均匀，使局部某种组分过量，造成该组分的析晶物质条件，如氧化钙过量析出硅灰石（CaO·SiO2）晶体，氧化钠过量析出失透石（Na2O·3CaO·6SiO2）晶体。氧化镁过量析出透辉石（CaO·MgO·2SiO2）晶体。二氧化硅过量析出磷石英、方石英。此外，在冷却阶段由于所设计的冷却成型温度不适当，恰好造成某种物相的析晶温度条件，则会出现该组分的大量析晶。二.结石形态1.晶体构造决定形态结石具体形态主要取决于其晶体的内部构造，成分不同而构造相同或相似的晶体，常长成相同或相似的形态；而晶格构造不同，即使是同成分的晶体亦会呈现不同的形状。譬如以方石英、磷石英的对比为例，见图8-2，高温低粘度玻璃液中可析出α方石英的八面体理想形态（A），在粘度较大的玻璃液中快速生长，将沿六个八面体顶角方向长成十字形对称的骨架状（B）。若结晶物质供应不均匀将长成不对称的帆船状（C），在流动的高温熔体中将呈现单枝骨架状。温度降至室温时，它们将转变为仍保留着高温变体形状的β方石英。见图8-3，α鳞石英在低粘度玻璃液中将长成六方板状（A），在粘度较大的玻璃液中快速生长，将沿六个顶角方向长成骸晶（B），最终形成六角雪花状（C）。如果组成不均匀或在流动时将长成相当于六角雪花一瓣的羽毛状（D），在熔体温度降低到室温时，它们将转变为仍保留着高温...