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氟闪石晶体具有链状结构,链间作用力较弱,和氟金云母一样,在外力作用下很容易沿链间解理,因而氟闪石玻璃陶瓷也具有良好的可加工性,目前该材料是采用传统的熔融法制备。熔融法的缺点是需使用化工原料,熔制温度高,一般都在1450℃以上,能耗较大,生产工艺复杂,成本高。本文提出了一种新的制备工艺,将氟金云母直接加入到普通钠钙玻璃中烧结制备氟闪石可加工玻璃陶瓷,简化了制备工艺,降低了生产成本。 通过SEM、XRD、能谱分析等手段,对升温和保温过程中玻璃陶瓷的组织形貌变化和晶相演变进行了分析,讨论了氟闪石的形成机理等一些理论问题,并研究了氟金云母加入量、玻璃粉粒度、成型压力和烧结温度等工艺参数对玻璃陶瓷密度、吸水率、强度、钻孔速率的影响规律,为其在实际生产中的应用打下基础。 试验结果表明:氟闪石是氟金云母和玻璃粉在烧结过程中反应形成的。氟闪石玻璃陶瓷的基体组织是由玻璃相、杆状氟闪石晶体和少量的孔洞组成。随着保温时间延长和烧结温度的升高,氟闪石晶体的直径尺寸增大。当氟金云母加入量为35%时,生成杆状的氟闪石晶体的量为70%左右。增加氟金云母加入量,玻璃陶瓷的密度和强度降低,可加工性能升高;随着玻璃粉粒度的增大,密度先降低后升高,强度和可加工性能先升高后降低;随着素坯成型压力的增大,抗压强度和可加工性能升高;随着烧结温度的升高,密度、强度降低,可加工性能升高。最佳的制备工艺为:30%氟金云母粉和130目玻璃粉混合,在200MPa压力下成型,860℃~900℃下烧结2h。用该工艺制备的玻璃陶瓷抗压强度平均为260MPa,最高达到312MPa,抗弯强度平均为50.8MPa,钻孔速率为7.82mm/min,有优良的可加工性,可以使用普通的金属加工方法进行车削、钻孔、攻丝等机械加工。