- 任贝贝;刘亚鑫;黄欣;王霆;王娜;姜宏;熊春荣;郝红勋;
Li_2O-Al_2O_3-SiO_2(LAS)系微晶玻璃由于具有热膨胀系数低、透明度高、力学性能优良等特点，被广泛应用于国防、建筑、化工、生物医药等多个领域，近年来受到研究者的广泛关注。本文综述了LAS系微晶玻璃的研究现状，介绍了LAS晶相体系及相关玻璃产品，对比分析了LAS系微晶玻璃各制备工艺的特点，并讨论了LAS系微晶玻璃晶核剂的种类及成核机理，最后总结了LAS系微晶玻璃性能、应用以及相应表征技术和测试手段，并指出了LAS系微晶玻璃存在的问题及未来的发展方向。
2024年04期 v.43;No.331 1181-1196页 [查看摘要][在线阅读][下载 2500K] - 侯焕然;石晓飞;金扬利;王衍行;李媛媛;祖成奎;
电磁屏蔽玻璃是国防、民生等领域的重要应用材料，但是电磁性能和光学性能往往难以兼顾提升。超薄金属基透明电磁屏蔽薄膜是电磁屏蔽玻璃领域常用的功能性材料。本文对超薄金属基电磁屏蔽玻璃的屏蔽设计原理进行了详细阐述，重点综述了降低超薄金属薄膜阈值厚度的方法，回顾了近年来不同结构的超薄金属基电磁屏蔽玻璃的光学及电磁屏蔽性能，并对电磁屏蔽玻璃的未来发展趋势进行了讨论。
2024年04期 v.43;No.331 1197-1210页 [查看摘要][在线阅读][下载 4117K] - 朱晓岗;黄艳萍;黄文浩;卢佳妍;刘毅;
光伏镀膜玻璃是指在玻璃原片上制备一层或多层膜以减反增透，提升光学性能和耐环境老化性能，从而提高光伏组件发电效率。文中介绍了光伏镀膜玻璃的基本原理，通过典型产品的膜层结构、膜层厚度、孔隙率等参数分析不同产品的光学性能和微观结构差异。结合市场需求和前沿技术，从多功能化、薄片化、定制化、环保化等角度探讨了光伏镀膜玻璃的发展趋势。海洋环境等极端环境条件下的应用也对光伏镀膜玻璃提出了新的挑战。相关结果可为光伏镀膜玻璃的生产和研究提供参考和依据，也可为产品开发和市场拓展提供思路。
2024年04期 v.43;No.331 1211-1218页 [查看摘要][在线阅读][下载 1377K] - 赵明;郎玉冬;赵子煜;刘鑫;赵谦;陈阳;
作为材料基因组三大要素之一，材料高通量技术旨在通过高通量制备和高通量表征，将传统材料研究中顺序迭代方法改为并行或高效串行实验，加快材料高效筛选和优化。功能无机玻璃材料是一类典型非晶态材料，因具有特殊优异性能在高技术领域备受关注。无机玻璃材料的成分往往由多个组元构成，传统无机玻璃材料性能优化实验一般采用“一炉一埚”的制备模式，而该模式存在着实验周期长和效率低的问题。因此，将高通量制备的方法和理念引入玻璃新材料的研发和优化具有重要的理论和实际意义。本文总结了现有技术中适用于无机玻璃材料的高通量高效制备技术，并分析了各技术在无机玻璃材料上应用的可行性和改进方向，从而为今后无机玻璃材料高通量制备提供参考。
2024年04期 v.43;No.331 1219-1229+1245页 [查看摘要][在线阅读][下载 2732K] - 周建欣;聂兰舰;王慧;贾亚男;魏晋;刘瑞旺;
在合成石英玻璃的生产过程中，炉膛的设计以及炉膛内气流场的合理分布和控制会影响合成石英玻璃的均匀性和温度分布，从而进一步影响合成石英玻璃的物理性能和化学成分均匀性，因此炉膛内气流场的稳定性对于提高合成石英玻璃的生产效率具有重要作用。本文介绍了合成石英玻璃的特性及相关应用，针对目前炉膛内气流场温度较高且无法进行测试等问题，结合国内外关于气流场模拟的研究现状，总结了目前气流模拟方法、仿真模型、数值计算技术等方面的研究进展。通过比较和分析多种模拟方法和模型，总结了计算流体力学(CFD)方法在合成石英玻璃制备中的应用前景。此外，文中还提出了多物理场耦合应用的发展方向，这为优化合成石英玻璃的制备流程和产品质量提供了参考。
2024年04期 v.43;No.331 1230-1236页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K] - 周鹏;刘永华;赵华;张加赢;
硫系玻璃是应用较为广泛且较难加工的红外光学元件。单点金刚石车削加工技术不仅具有较高的加工质量，还能有效避免磨料嵌入光学元件导致面形精度降低，适用于小口径、大批量硫系玻璃镜片的超精密加工。本文介绍了硫系玻璃单点金刚石车削加工的原理和条件，综述了硫系玻璃单点金刚石车削加工过程中机床、刀具、加工工艺等对面形精度和表面光洁度的影响。
2024年04期 v.43;No.331 1237-1245页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K] - 曾健华;陈德全;李浩然;韩建军;王静;李路瑶;
为优化全氧玻纤窑炉燃烧系统，提高窑炉传热效率，本文采用数值模拟方法探究了全氧燃烧玻纤窑炉顶烧与侧烧两种燃烧方式对燃烧空间温度场、烟气流场、玻璃液温度场和传热效率的影响。结果表明：顶烧窑炉火焰聚集，燃烧空间温度差异明显，侧烧窑炉火焰在窑长方向上均匀分布，燃烧空间整体温度高于顶烧窑炉；侧烧方式对大碹和胸墙耐火材料高温侵蚀程度更高的可能性更大；侧烧窑炉高温烟气在燃烧空间中停留时间延长有利于烟气与燃烧空间内气流和耐火材料进行热交换，统计得到侧烧窑炉出口烟气平均温度更低；侧烧窑炉玻璃液沿窑宽方向上温度分布较均匀，顶烧玻璃液平均温度为1 531℃,高于侧烧玻璃液平均温度1 523℃;顶烧窑炉传热效率为52.3%,侧烧窑炉传热效率为51.9%,顶烧窑炉和侧烧窑炉采用相同天然气供应量、电助熔功率、玻璃液熔化量条件下，顶烧窑炉中喷枪火焰直接作用到玻璃液和配合料层，传热效率更高。
2024年04期 v.43;No.331 1246-1256页 [查看摘要][在线阅读][下载 4009K] - 尚楷浡;李铭涵;李军葛;马艳平;姜宏;赵亚军;张吉亮;董闯;
本团队提出的团簇加连接原子模型从结构根源上揭示了硅酸盐玻璃的成分载体，即硅酸盐玻璃的成分式由总数为16个的三价单元{M_2O_3}和四价单元{Si_2O_4}构成。本工作引入该模型，对一种工业微晶玻璃MT3A进行了成分优化，并进行玻璃制备和晶化，最后对样品进行结构和性能表征。在获得的新的透明微晶玻璃中，MT3C的透过率为89%,抗弯强度和硬度分别为155 MPa和652 HV;MT3D的透过率为92%,抗弯强度和硬度分别为134 MPa和655 HV。
2024年04期 v.43;No.331 1257-1266页 [查看摘要][在线阅读][下载 1881K] - 朱经纬;舒众众;金良茂;曹志强;张冲;郑际杰;刘涌;韩高荣;
落球冲击强度是电子基板玻璃力学性能的重要指标，而残余应力对基板玻璃落球冲击强度有极大的影响。本文结合真实落球冲击试验，使用有限元方法对电子基板玻璃在不同残余应力分布模式下的落球冲击强度进行了数值模拟计算。结果表明，有限元数值模拟能够准确地反映落球冲击试验中的真实响应和基板玻璃破碎形貌。数值模拟中电子基板玻璃的落球冲击强度(通过残余质量率表征)和受冲击区域的残余张应力之间存在非线性关系，当残余张应力数值超过阈值时，落球冲击强度迅速下降。冲击区域存在的残余张应力对落球冲击产生的应力具有明显的放大作用，仅1.0 MPa的残余张应力就能使冲击产生的应力较无残余应力时提高约10 MPa,这是造成电子基板玻璃落球冲击强度下降的重要原因。
2024年04期 v.43;No.331 1267-1273+1291页 [查看摘要][在线阅读][下载 2068K] - 卫志洋;王晓东;苏腾;陈欢乐;高峰;苗洋;
低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)微晶玻璃，重点研究了m(CaO)/m(SiO_2)质量比、B_2O_3含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明：CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca_3Si_3O_9、Ca_2B_2O_5、CaB_2O_4、SiO_2和Ca_2SiO_4。随着m(CaO)/m(SiO_2)质量比的增加，介电常数增加，介电损耗先降低后增加；硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10~(-3)降到1.36×10~(-3),介电损耗随着SiO_2、Ca_2B_2O_5和CaB_2O_4含量的增加而增大。随着B_2O_3含量的增加，介电常数先增加后减少，而介电损耗则相反。当m(CaO)/m(SiO_2)质量比为0.89、B_2O_3含量为15%(质量分数)时，在900℃烧结3 h, CBS微晶玻璃的热膨胀系数为7.16×10~(-6)℃~(-1),介电常数为5.85,介电损耗为1.37×10~(-3)(10 GHz)。
2024年04期 v.43;No.331 1274-1283页 [查看摘要][在线阅读][下载 2551K] - 翟飞龙;王艺慈;张云昊;吕智智;安胜利;柴轶凡;罗果萍;
为了更好地综合利用白云鄂博矿选冶固废，本文以白云鄂博萤石尾矿和包钢高炉渣为主要原料，采用一步烧结法研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。采用DSC、XRD、SEM、万能试验机、多道γ能谱仪进行表征分析，研究了不同原料配比对制备微晶玻璃的影响。结果表明：不同原料配比时，微晶玻璃主晶相为斜辉石、透辉石、鳞石英；随着萤石尾矿和高炉渣质量配比的增加，微晶玻璃颜色逐渐加深，且抗折强度先升高后降低，再升高再降低；当萤石尾矿和高炉渣质量配比为5∶5时，微晶玻璃抗折强度最高，达到76.85 MPa,主晶相为斜辉石和透辉石，晶粒大小均匀，排列规则；当萤石尾矿与高炉渣质量配比为2∶8时，微晶玻璃产品符合B类装饰装修材料标准，当萤石尾矿与高炉渣质量配比为3∶7、5∶5、6∶4时，微晶玻璃产品符合C类装饰装修材料标准。
2024年04期 v.43;No.331 1284-1291页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] - 郑伟宏;刘国凤;张浩;王启东;张梦豪;袁坚;
透明微晶玻璃由于优异的力学性能被广泛应用于电子领域。本文采用熔融法制备了不同质量分数Li_2O和Na_2O的Y_2O_3-Al_2O_3-SiO_2(YAS)微晶玻璃，通过Raman、DSC、XRD、FESEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了其结构特征、析晶与力学性能。结果表明：当碱金属氧化物R_2O(R=Li, Na)总量保持不变，随着Li_2O取代Na_2O含量的增加，YAS微晶玻璃的转变温度、软化温度和结晶峰温度逐渐降低，Q~4基团对应的含量逐渐减少，说明Li_2O作为网络外体使YAS微晶玻璃结构逐步解聚，玻璃的析晶能力逐渐增强。在同一热处理制度下，随着Li_2O取代量的增加，YAS微晶玻璃维氏硬度显著提升，而透过率明显下降。在680℃/10 h+750℃/1 h热处理制度下，可以制备出晶体大小一致且分布均匀的以钇稳定氧化锆为主晶相的透明YAS微晶玻璃，此时2%(质量分数，下同)Na_2O+4%Li_2O YAS微晶玻璃具有良好的综合性能，如维氏硬度为646 HV,断裂韧性为1.07 MPa·m~(1/2),透过率为85.7%,在诸多领域具有巨大的应用潜力。
2024年04期 v.43;No.331 1292-1300页 [查看摘要][在线阅读][下载 3372K] - 郑伟宏;王启东;高子鹏;张浩;袁坚;田培静;
采用熔融法制备了不同Na_2O含量的透明锂铝硅微晶玻璃，通过DSC、XRD、FESEM等测试方法研究了不同Na_2O含量对玻璃析晶及性能的影响。结果表明：Na_2O的引入能显著降低玻璃的转变温度和析晶温度，抑制LiAlSi_4O_(10)晶相的析出。但Na_2O的引入促使微晶玻璃中析出Li_2Si_2O_5新相，并且随着Na_2O引入量的增加，Li_2Si_2O_5转变为主晶相。由于晶体尺寸均为纳米级，主晶相的转变对透过率影响较小，微晶玻璃的可见光透过率均高于85%。主晶相的转变有效增强了微晶玻璃的机械性能，其弯曲强度由300 MPa提升至331 MPa。Na_2O的引入有效增强了Na-K交换，Na_2O含量为4%(质量分数)的Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃在410℃的KNO_3熔盐中交换6 h后，维氏硬度由7.108 GPa提升至7.403 GPa,弯曲强度由331 MPa提升至470 MPa。
2024年04期 v.43;No.331 1301-1307页 [查看摘要][在线阅读][下载 2205K] - 蒲博洋;廖其龙;王辅;古雨鑫;胥有利;竹含真;
本文以典型SiO_2-B_2O_3-CaO-Na_2O-TiO_2硼硅酸盐玻璃为基础玻璃，采用热处理析晶法制备含铈钙钛矿玻璃陶瓷固化体。通过DSC、XRD、FTIR、SEM-EDS、ICP等测试方法研究了不同Fe_2O_3含量对该固化体物相结构及化学稳定性的影响。结果表明，随着Fe_2O_3的掺入，CeO_2晶体衍射峰强度逐渐减弱，钙钛矿(CaTiO_3)晶粒分布的均匀程度呈先升高后降低的趋势，所有元素的归一化浸出率呈先降低后升高的趋势。当Fe_2O_3含量为6%(质量分数)时，CeO_2晶体消失，晶粒的分布最为均匀，所有元素的归一化浸出率最低。28 d后，所有样品中元素的归一化浸出率(g·m~(-2)·d~(-1))均低于10~(-3)数量级，这表明所制备的玻璃陶瓷固化体具有优异的化学稳定性。本研究为采用钙钛矿玻璃陶瓷固化体处理高放核废液提供了理论支撑和实验指导。
2024年04期 v.43;No.331 1308-1317页 [查看摘要][在线阅读][下载 2407K] - 张宝东;许军锋;赵华;祖成奎;刘永华;张袆袆;潘峰;周鹏;
CsCl是制备硫系微晶玻璃最常用的形核剂，本文在Ge_(20)Sb_(10)Se_(65)Te_5玻璃中添加不同含量的CsCl,通过不同的冷却方式制备玻璃试样，使用X射线衍射、红外透过光谱、差示扫描量热分析、热膨胀、拉曼光谱等测试方法，研究CsCl对Ge_(20)Sb_(10)Se_(65)Te_5玻璃结构与性能的影响。结果表明：通过盐浴冷却制备的(100-x)Ge_(20)Sb_(10)Se_(65)Te_5-xCsCl(x%=0%,1%,2%,3%,4%,质量分数)玻璃是典型的非晶态结构，并具有良好的红外透过性能；在Ge_(20)Sb_(10)Se_(65)Te_5玻璃中加入CsCl后，玻璃的长波截止波长没有明显的变化，平均线性膨胀系数明显增大，随着CsCl含量的增加，玻璃的密度、显微维氏硬度、开始析晶温度、析晶峰温度、屈服点和软化点都逐渐减小，玻璃的热稳定性能降低；随着CsCl含量的增加，玻璃中Sb—Se键的含量减少，玻璃结构堆积紧密程度降低，这也是玻璃密度和显微维氏硬度降低的原因。
2024年04期 v.43;No.331 1318-1324页 [查看摘要][在线阅读][下载 2353K] - 李宁;赵立革;赵少伟;王卉;郑永超;
本文选取几种Ti含量不同的矿渣，利用XRD、DSC、FT-IR、XPS等测试手段分析矿渣重熔处理前后无定型网络中Al—O、Ti—O和Si—O结构的变化情况。结果表明，随着钛含量增加，原矿渣中的Al~(3+)和Ti~(4+)倾向以稳定性较差的高配位形式存在，这会减弱其玻璃体结构对热变化的抵抗能力，表现为玻璃转变温度T_g和结晶温度T_x降低。经重熔急冷后，随着钛含量的增加，高钛矿渣中的Ti~(4+)和Al~(3+)会倾向以低配位的形式存在，这些网络形成体的增多会导致玻璃体结构稳定性增强，表现为矿渣后期活性明显减弱。这说明矿渣的性能除了受碱度以及玻璃体含量影响之外，还与无定型网络的结构变化紧密相关。
2024年04期 v.43;No.331 1325-1334页 [查看摘要][在线阅读][下载 2426K] - 刘瑞旺;王宏杰;符博;贾亚男;周建欣;魏晋;
本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO_2-B_2O_3-BaF_2组分氟氧化物玻璃，通过测试X射线衍射光谱确定了其物相，通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd_2O_3掺量下Tb~(3+)的发光性能，并确定了Gd_2O_3更精确的最佳掺量范围。此外，文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃，对比研究了Gd~(3+)和Ce~(3+)对Tb~(3+)的敏化作用。结果表明，本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态；Gd~(3+)和Ce~(3+)对Tb~(3+)的发光都具有敏化作用，且Gd_2O_3掺量为7%(摩尔分数，下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著，超出7%则造成猝灭；Ce_2O_3掺入玻璃后以Ce~(3+)和Ce~(4+)两种价态共存，在还原气氛下掺入相较于空气气氛下掺入更容易保持Ce~(3+)状态，而且Ce~(3+)对Tb~(3+)的发光具有敏化作用，Ce~(4+)会抑制Tb~(3+)的发光。
2024年04期 v.43;No.331 1335-1340页 [查看摘要][在线阅读][下载 1888K] - 康涛;熊春荣;符有杰;蔡邦辉;魏曙光;李军葛;姜宏;
针对真空玻璃封接的性能要求，本文采用高温熔融法制备了一种针对真空玻璃封接的铋系非晶无铅玻璃粉，通过高温X射线衍射、粉末X射线衍射、拉曼光谱、差式扫描量热仪、热膨胀测试和扫描电子显微镜等测试方法，研究了m(ZnO)/m(B_2O_3)质量比对Bi_2O_3-B_2O_3-ZnO玻璃的网络结构、特征温度、热膨胀系数和封接温度的影响。结果表明，增加m(ZnO)/m(B_2O_3)质量比可促进锌氧多面体由[ZnO_4]向[ZnO_6]转变，导致热膨胀系数降低，特征温度升高。当m(Bi_2O_3)∶m(B_2O_3)∶m(ZnO)质量比为80∶7∶13,玻璃具有较低的玻璃化转变温度T_g(371℃)和膨胀软化温度T_f(401℃),热膨胀系数为9.3×10~(-6)℃~(-1),封接温度为450℃,可满足真空玻璃封接对低熔点封接玻璃粉的要求。
2024年04期 v.43;No.331 1341-1349页 [查看摘要][在线阅读][下载 2042K] - 吴江涛;刘津;刘玲玲;徐德生;金飞凯;程轶斐;丁林锋;王连军;
高反射釉料常被涂覆在光伏玻璃上以提升其光电转化效率，然而，高反射釉料对光伏玻璃断裂强度的影响尚不明确。本文采用双环测试和四点弯曲测试定量研究了玻璃厚度(1.55、1.86和2.89 mm)、釉料种类(A和B)、加载速率(2、20、50 mm/min)及上压头受力面(釉料面、玻璃面)等对光伏玻璃断裂强度的影响，并结合Weibull分布分析变量对光伏玻璃断裂强度的影响。研究结果表明，两种高反射釉料都能显著降低光伏玻璃的断裂强度，其中，在釉料面朝下时，双环测试的断裂强度降低超过72%,远超过四点弯曲强度的降低幅度(26%～46%)。此外，随着玻璃厚度的下降，断裂强度显著降低，例如，四点弯曲测试中，2.89 mm厚度带釉料的全钢化光伏玻璃断裂强度为104 MPa,而1.55和1.86 mm厚度半钢化光伏玻璃的断裂强度仅为68和73 MPa。通过扫描电子显微镜发现，釉料层与光伏玻璃基体中的微孔等缺陷是导致光伏玻璃断裂强度下降的主要原因。
2024年04期 v.43;No.331 1350-1358页 [查看摘要][在线阅读][下载 2230K] - 毛婧怡;刘冰;郭振强;张家昌;袁坚;
具有高弯曲强度的柔性玻璃是柔性电子显示的重要组成部分，但柔性玻璃本质是脆性材料，因此其力学性能仍然不能满足使用要求。化学强化是提高柔性玻璃弯曲半径、抗划伤性等力学性能的有效途径，本文采用一步化学强化法，将90μm超薄高铝柔性玻璃在纯硝酸钾熔盐中进行强化，研究离子交换工艺对样品表面应力、维氏硬度及弯曲半径的影响规律。结果表明：在380℃进行1 h的离子交换后，样品的表面压应力达834.1 MPa,应力层深度为15.91μm,此时玻璃具有最佳的弯曲性能和耐划伤性；经化学强化后，90μm柔性玻璃的最小弯曲半径可由(29.8±0.73) mm降低至(6.94±0.99) mm;随着继续升高交换温度和延长时间，柔性玻璃的力学性能会有所降低。
2024年04期 v.43;No.331 1359-1365页 [查看摘要][在线阅读][下载 2324K] - 郝霞;王其琛;符有杰;李军葛;赵会峰;姜宏;王卓;
随着光伏产业的高速发展，与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野。本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na_2O-CaO-SiO_2平板玻璃，采用分光光度计、扫描电子显微镜、原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率、表面形貌和断面膜层厚度、表面化学成分、耐酸性和硬度，研究了反应温度和反应时间、玻璃膜层结构与透过率的关系。通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na_2O-CaO-SiO_2玻璃表面进行化学刻蚀，使玻璃表面Si—O键断裂，在玻璃表面形成纳米膜层结构，当膜层厚度达到一定厚度时，一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉，透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化，铅笔硬度达到3H。
2024年04期 v.43;No.331 1366-1373页 [查看摘要][在线阅读][下载 1829K] - 张兵强;霍宏越;石攀;王三昭;任宏宇;刘启蒙;
耐辐照光纤面板可广泛应用于工业X射线探测和医疗非晶硅平板探测器等领域，目前正在开发的光纤面板在430～900 nm难以精准调控光吸收玻璃的透过率，除此之外还存在抗析晶性能差的问题。本文重点研究了玻璃着色组分对光吸收玻璃透过率与抗析晶性能的影响，研制出对紫外-可见-近红外波长吸收效果极佳、抗析晶性能良好的光吸收玻璃。结果表明，调整光吸收玻璃引入量后，制备的耐辐照光纤面板透过率均能达到74%以上；光吸收玻璃引入量为2.0%(质量分数)和2.4%的面板在空间频率为10 lp/mm时，调制传递函数(MTF)响应仍然很明显，可满足耐辐照光纤面板对透过率、MTF的要求。本工作解决了目前国内耐辐照光纤面板在医疗、工业探伤及空间探测领域中存在的分辨率不足、对比度低、成像质量差等难题，实现了高分辨率、高对比度、高质量耐辐照光纤面板的国产化替代。
2024年04期 v.43;No.331 1374-1379页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
- 王开元;萧圳坡;寇世聪;王耀城;占宝剑;邢锋;
随着工业的发展，大量含铅废弃物被排放到环境中，给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂，针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验，并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明，CRCF对Pb~(2+)具有良好的吸附效果，24 h后可达到93.1%(质量分数，下同)的去除率；CRCF对Pb~(2+)的吸附稳定性较高，吸附后仅有极少量的Pb~(2+)浸出；吸附反应中，Pb~(2+)静电吸附在CRCF表面，与CRCF发生离子交换并在表面形成碳酸盐沉淀，最终主要以碳酸盐的形式固定在CRCF中；CRCF可作为一种低成本的Pb~(2+)高效吸附剂，可有效应用于含铅废水的治理，实现废物资源化再利用。
2024年04期 v.43;No.331 1420-1426页 [查看摘要][在线阅读][下载 1705K] - 曹启坤;景昊星;李豪;
为了对粉煤灰泡沫混凝土进行配合比优化，首先通过比较不同激发剂组合和掺量对粉煤灰胶砂强度的影响，确定粉煤灰激发剂掺量，然后通过单因素试验，确定泡沫混凝土中粉煤灰、CaSt和H_2O_2的最佳掺量范围，最后基于Box-Benhnken响应曲面法研究粉煤灰、CaSt和H_2O掺量对泡沫混凝土抗压强度、干密度和导热系数的影响，建立响应面模型，探究各因素及交互作用的影响程度，获得最优配合比。结果表明，采用4.5%(质量分数，下同)Na_2SO_4和4.5%Ca(OH)_2的双掺激发组合显著提高了粉煤灰胶砂的性能。粉煤灰与H_2O_2掺量交互作用对抗压强度影响显著，CaSt与H_2O_2掺量交互作用对干密度影响显著，粉煤灰与CaSt掺量交互作用对导热系数影响显著。当水胶比为0.5、粉煤灰掺量为20.7%、CaSt掺量为1.9%、H_2O_2掺量为2.9%时，能够得到符合要求的A07级泡沫混凝土。
2024年04期 v.43;No.331 1427-1435页 [查看摘要][在线阅读][下载 2097K] - 刘佳敏;马玉薇;李刚;
新疆北疆地区混凝土渠道冻胀及冲刷磨损严重，渠道用混凝土成本偏高，为合理利用新疆地区粉煤灰资源，保证装配式渠道用混凝土抗冻及抗冲磨性能，本文制备了粉煤灰掺量分别为胶凝材料的0%(质量分数，下同)、10%、20%、30%的混凝土，同时结合装配式混凝土渠道企业生产用配合比，对混凝土进行力学性能、冻融循环、冲刷磨损试验。结果表明：混凝土3、7 d的力学性能随粉煤灰掺量的增加而降低，粉煤灰掺量为10%的混凝土28 d力学性能最优，达57.8 MPa;混凝土抗冻性能随粉煤灰掺量的增加呈先增大后减小的趋势，粉煤灰掺量为20%的混凝土抗冻性能最佳，与未掺粉煤灰的混凝土相比，粉煤灰掺量为10%、20%的混凝土抗冻性能均有所提升；混凝土抗冲磨性能随粉煤灰掺量增大呈先上升后下降趋势，粉煤灰掺量为10%的混凝土抗冲磨性能最好，与未掺粉煤灰的混凝土相比，其抗冲磨性能提升了约12%,表明粉煤灰对混凝土抗冻及抗冲磨性能有较明显的改善作用。
2024年04期 v.43;No.331 1436-1444页 [查看摘要][在线阅读][下载 2412K] - 郑述芳;李华影;陈祥花;梁莹;陈宗平;
本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料，用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥，制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土，通过抗折强度试验和抗压强度试验，分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律，得到了粉煤灰的合理掺量，提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明：当粉煤灰掺量由20%增至40%时，所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势，且均表现出良好的间隙通过能力，但混凝土拌合物扩展时间T_(500)受粉煤灰的影响不显著；随着粉煤灰掺量增加，全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势，抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度；全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同；综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响，建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。
2024年04期 v.43;No.331 1445-1454页 [查看摘要][在线阅读][下载 2385K] - 张兆锐;单俊鸿;王荣荣;李春;史圣然;
采用磷建筑石膏、P·O 42.5水泥、粉煤灰、矿粉、石粉及外加剂为原材料制备高强耐水型磷建筑石膏基无砂自流平砂浆。通过正交试验确定砂浆中胶凝材料的最优掺量，研究减水剂和可再分散性乳胶粉对砂浆性能的影响，并采用XRD及SEM对砂浆进行微观分析。结果表明，当磷建筑石膏、水泥、粉煤灰、矿粉及石粉质量比为73∶5∶5∶15∶2时，砂浆综合性能最优，28 d绝干抗压强度为33.0 MPa,软化系数为0.774。减水剂能够提高砂浆30 min的流动度、力学性能及耐水性能，但当掺量为0.30%(质量分数)时，会降低砂浆的后期强度。可再分散性乳胶粉会降低砂浆的流动性能及力学性能，但能提升砂浆的耐水性能。制备的磷建筑石膏基无砂自流平砂浆的性能满足《石膏基自流平砂浆》(JC/T 1023—2021)的要求，砂浆的28 d绝干抗折强度、28 d绝干抗压强度分别为12.0、45.9 MPa,软化系数高达0.886,吸水率低至2.8%。
2024年04期 v.43;No.331 1455-1462页 [查看摘要][在线阅读][下载 2431K] - 黄大建;王治武;唐文捷;张全超;强小虎;
为了探究养护环境对偏高岭土基地聚物干缩开裂特性和力学性能的影响，以不同养护环境为参数，系统研究了不同养护环境对偏高岭土基地聚物性能(抗压强度、收缩)和微观结构的影响。结果表明：温度交替变化环境(冻融循环)对偏高岭土基地聚物的结构影响较大，不利于偏高岭土基地聚物材料性能的发展；低湿度环境有利于体系中水分子排出，从而使形成的凝胶相更致密，有利于抗压强度的发展，但使干缩率和孔隙率增加。在各种养护环境中，干燥养护(温度(20±0.5)℃,湿度(50±5)%)条件下的试样28 d抗压强度达到73.94 MPa,较标准养护(温度(20±0.5)℃,湿度不低于95%)条件下的试样增长了68.77%,28 d干缩率为237.5×10~(-4),孔隙率达到最高(45.73%)。
2024年04期 v.43;No.331 1463-1471页 [查看摘要][在线阅读][下载 1845K] - 王本仁;张刘阳;刘西峰;段旭林;陈潇;
在道路材料中应用钢渣是钢渣规模化消纳的重要途径之一，水泥钢渣稳定土是一类新型路面基层材料。本文针对水泥剂量、钢渣掺量对水泥钢渣稳定土抗压强度以及劈裂强度的影响进行了研究，同时还探讨了钢渣掺量对水泥钢渣稳定土干缩性能的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加，水泥钢渣稳定土的无侧限抗压强度和劈裂强度逐渐提高，折压比先增加后降低，干缩系数逐渐降低；随着水泥剂量的提高，水泥钢渣稳定土的28、90 d无侧限抗压强度和劈裂强度逐渐提高，水泥剂量提高至5%(质量分数)时，折压比出现一定幅度的降低。采用配合比(质量分数)水泥外掺5%,钢渣掺量60%,土掺量40%进行工程应用研究，试验段经过现场检测，工程应用效果良好，具有较好的经济效益。
2024年04期 v.43;No.331 1472-1481页 [查看摘要][在线阅读][下载 2743K] - 郭强;张晓雷;史晨曦;门杰;
本文通过击实试验获得了不同赤泥掺量、水玻璃模数、水玻璃掺量条件下地聚物固化黄土的最大干密度和最佳含水率；基于最佳含水率结果制作试块并开展地聚物固化黄土冻融循环试验，测试了固化黄土试块的质量损失和无侧限抗压强度，分析了地聚物组成对固化黄土试块抗冻性能的影响。结果表明：地聚物固化黄土试块的最大干密度均小于素黄土；掺入适量地聚物能够有效提升黄土的抗冻性能，且固化黄土的无侧限抗压强度均大于素黄土，最高可达0.7 MPa;随着赤泥掺量增大，固化黄土试块的无侧限抗压强度降低；随着冻融次数增加，固化黄土试块的无侧限抗压强度先减小后增加，最终趋于稳定。
2024年04期 v.43;No.331 1482-1489页 [查看摘要][在线阅读][下载 2381K] - 王丽君;武杏荣;王艳茹;申星梅;曹发斌;
以铝-空气电池废电解液为原材料，用硫酸铝调节pH值，用硫酸钾作为熔盐制备片状氧化铝(α-Al_2O_3),研究了合成温度、晶种添加量对α-Al_2O_3粉体体积分数、粒度大小及粒度分布的影响规律。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和激光粒度仪等，对加入不同晶种量的α-Al_2O_3粉体的结构和形貌进行表征。结果表明，添加晶种后可以提高α-Al_2O_3粉体的体积分数，减小α-Al_2O_3粉体的粒度，使α-Al_2O_3粉体的粒度分布更集中，同时使α-Al_2O_3粉体更分散。此外，当晶种添加量为5%(质量分数)时，制备出的片状α-Al_2O_3的体积分数可达97.0%,平均粒度约为7.24μm。
2024年04期 v.43;No.331 1490-1498页 [查看摘要][在线阅读][下载 1743K]
- 唐宇翔;胥涛;王耀智;敬畏;梅炳初;
采用喷雾共沉淀法结合还原气氛处理制备了Tb_2O_3超细纳米粉体，探究了碳酸氢铵沉淀剂浓度对前驱体物相、粉体微观形貌和烧结性能的影响。研究表明，沉淀剂浓度会显著影响纳米粉体的微观形态、均匀性和烧结活性。沉淀剂浓度过低会导致沉淀物晶粒过度生长，造成粉体粒径增大和不均匀性；沉淀剂浓度过高会造成不良的软团聚。最佳沉淀剂浓度为1.5 mol/L,该条件下可获得平均粒径约为52.45 nm的超细Tb_2O_3均匀粉体，粒径分布范围为30～80 nm。粉体经1 400℃的保护气氛烧结和热等静压处理后制得的Tb_2O_3透明陶瓷在1 064 nm波长下Tb_2O_3透明陶瓷线性透过率为76.11%。
2024年04期 v.43;No.331 1499-1505页 [查看摘要][在线阅读][下载 2331K] - 杨家瑞;杜景红;黄涛;孟雪;陈家兴;秦朝乾;何胜阳;
以钾长石为主晶相的釉料对解决四方相氧化锆陶瓷粘接强度不足且脆性大的问题具有良好的应用前景。本文通过DSC、XRD、SEM、硬度、强度、折射率、可见光透过率、热膨胀系数等测试，研究了Sc_2O_3含量对钾长石结晶釉结构及性能的影响。结果表明，当Sc_2O_3含量从0%(质量分数，下同)增加至10%,结晶釉的析晶温度从958.5℃降低至827.8℃,析晶能力增强，烧结后的结晶釉晶粒尺寸不断增大。随着Sc_2O_3含量的增加，结晶釉中伴随析出硅酸钪晶体，结晶釉的结晶度、努氏硬度、抗弯强度和折射率均在Sc_2O_3含量为6.67%时达到最佳，可见光透过率先减小后增大，热膨胀系数减小。
2024年04期 v.43;No.331 1506-1514页 [查看摘要][在线阅读][下载 2405K] - 顾雅洁;陈瑶姬;尹旭军;常星岚;孙科;孙盛睿;奚爽;许嘉雨;刘阳桥;
本文以粉煤灰、滑石、氧化铝和氧化镁为原料，加入质量分数为0%、0.5%和1.0%的氟化钇，通过高温烧结制备了粉煤灰基堇青石陶瓷样品，研究了氟化钇掺量对样品的物相组成、显微结构及主要性能的影响。结果表明，氟化钇的引入可降低堇青石的生成温度，提高堇青石的物相转化率，显著改善材料的力学性能，同时对热学性能亦有一定积极影响。当氟化钇添加量为0.5%时，样品的综合性能最优。当烧结温度为1 300℃时，XRD未见明显杂质峰，样品的体积密度为2.15 g/cm~3,开孔孔隙率为7.49%,吸水率为3.49%,压缩强度为252.27 MPa,经5次热震试验后压缩强度仍然高至204.65 MPa,比热容为0.770～0.931 J/(g·℃)(25～150℃),热膨胀系数为2.54×10~(-6)℃~(-1)(100～800℃)。与不含添加剂的样品相比，添加0.5%氟化钇样品的体积密度增加了5.2%,开孔孔隙率降低了58.6%,吸水率降低了60.6%,而压缩强度增加了4.6倍，比热容增强而热膨胀系数降低。在粉煤灰基堇青石陶瓷的烧结过程中，氟化钇的引入可使其在较低的温度下形成液相，提高元素迁移率，促进晶粒发育完全且具有细化晶粒的明显效果。氟化钇作为一种有效的烧结助剂，微量的添加即可显著改善粉煤灰基堇青石陶瓷的综合性能。本工作拓宽了高效烧结助剂选择范围，可为高质量陶瓷材料的高温烧结提供一定参考。
2024年04期 v.43;No.331 1515-1523页 [查看摘要][在线阅读][下载 2716K] - 付思远;吕文欣;韦家崭;柯善军;
近年来我国陶瓷行业发展迅速，每年产生约1 000万吨陶瓷抛光渣，但只有5%被利用。本文以陶瓷抛光渣作为研究对象，辅以球土、瓷片砂和中温砂等原料，以SiC为孔结构调控剂来制备轻质陶瓷砖，运用一系列正交试验得出最佳的烧结制度，并探究烧成温度与球磨时间对抛光渣轻质陶瓷砖的性能影响。结果表明，烧成温度的升高会改善轻质陶瓷砖内部连通孔和气孔均匀性，在1 160℃时，轻质陶瓷砖的体积密度、抗压强度、显气孔率最大，分别为1.24 g/cm~3、35 MPa、20%,吸水率为20.38%;当球磨时间从10 min延长至110 min时，轻质陶瓷砖颗粒变细，表面能增大，液相量增多，发泡量增多，使连通孔、气孔均匀性得到改善。
2024年04期 v.43;No.331 1524-1531页 [查看摘要][在线阅读][下载 2543K]