岩相分析

更新时间:2022-08-26 10:13

材料生产工艺的优劣会反映在其岩相结构上,因此,通过岩相分析,可以改进生产工艺,提高制品性能。岩相分析包括材料制品的相组成鉴定和显微结构特征研究两部分内容。材料制品的相组成有结晶相、玻璃相和气相三类。分析和鉴定物相组成是材料岩相分析的前提和基础。

简介

玻璃态是物质存在的一种状态,它的形成类似于岩浆岩,是多种组分的熔融体冷凝而形成的一种物质,即属于非晶态范畴。宏观上它有一定的形态;微观上看,玻璃的原子、离子或分子的排列完全不同于晶体,没有一定的规律,只具有统计的均一性。无固定熔点,与晶体相比属于亚稳定态物质。形成过程中有变化的可逆性,性质随成分连续变化。以玻璃为例进行

对玻璃原料的分析

玻璃的主要原料来自于天然的矿物岩石。一般硅酸盐玻璃其主要的氧化物成分有:SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。SiO2是玻璃的主要成分,含量在60%~70%以上,它的引入主要是石英砂、石英砂岩、石英岩及石英。Al2O3的引入矿物为长石及高岭土。CaO引人为方解石及石灰石白垩。MgO来自于白云石及菱镁矿。NaO来自于纯碱、芒硝及天然含碱矿物(如霞石)等。K2O来自于钾盐。

此外,为了降低二氧化硅的熔点还需加入助熔剂(纯碱、钾盐、萤石、硼砂、铅丹),澄清剂(白砒、三氧化二锑、硝酸盐等)以排除玻璃液中的气泡,使玻璃清澈透明。还有氧化剂、还原剂、着色剂等。基于对于原料性能的了解,以及玻璃成分对原料的要求越发严格,仅凭化学分析和粒度分析还不够,良好的玻璃质量离不开显微结构分析。如某厂的两种石英砂化学成分与粒度很相似,但产品质量相差很远,在查找原因中发现一种石英砂上附着少量的黏土胶结物绢云母,它极难熔,在产品上形成白点结石,因而严重影响了产品的质量。此外,石英颗粒的形状也影响熔点。这个实例充分说明了岩相分析的重要性。

对玻璃缺陷的检验

质量优良的玻璃应是均匀的,但由于种种原因,玻璃会产生缺陷。玻璃缺陷大致有气泡、条纹、节瘤和结石等,它们的存在影响玻璃的透明度。缺陷的折射率不同于玻璃,观察物体会变形;缺陷处应力不均,加工时易破裂,或存放时会自行炸裂,故应设法消除。

玻璃溶制过程中含气态挥发成分,不能逸出玻璃液表面即成气泡,气泡因玻璃液流动常成椭圆状,正交镜下全消光。条纹、节瘤为玻璃态缺陷。大者可直接观察,小的可用显微干涉仪、干涉反射仪观察玻璃表面干涉色的变化来确定。结石是玻璃中最常见、最危险的缺陷,它为晶态物质,膨胀系数与周围玻璃体相差甚大,严重破坏产品的机械强度及热稳定性。岩相分析法对结石检验方便有效,较为常用。

对应力分布的检查

玻璃中存在各种不同原因形成的内应力,如由于外力作用而产生的宏观应力,由于内部结构缺陷使某些部位产生微观应力等。应力的存在严重影响着玻璃的强度等性能。消除内应力不仅为了使其在加工过程中不致破裂,更主要的是消除内应力形成的双折射。

内应力检验通常用偏光仪。正交镜下样品若存在内应力视域会出现明亮条纹,内应力大时会出现干涉色。在石膏板的紫红背景下很小的内应力也能看到内应力集中的部位。根据干涉色可在色谱表上查出双折射率值,并能根据其大小计算应力大小及分布。

对玻璃显微结构的研究

玻璃显微结构研究的范畴主要包括玻璃的析晶现象,玻璃中玻璃相与晶相的相互关系、比例关系、晶相结构等,微晶玻璃的主晶相与次晶相的比例关系等。玻璃显微结构类型对玻璃的性能与用途有很大影响,同时根据显微结构类型又可知道玻璃的形成条件,从而建立结构、性能、工艺之间的联系,为生产和科研过程服务。

相关扩展

陶瓷岩相分析,使用偏光显微镜观察古代陶瓷的显微结构,可了解陶瓷胎中羼和料和其他非可塑性颗粒的矿物种类、粒径大小、分布情况以及瓷釉的玻璃化程度和微观结构等信息,以认识古人制作陶瓷器的工艺技术。进行岩相分析时,先将陶瓷样品磨成2毫米的薄片,约3~5毫米见方,也可镶嵌在树脂中,在偏光显微镜下观察原料的岩性。

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