CaF_2对废碎建筑玻璃制微晶玻璃析晶的影响
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≡Si—O—Si≡+2F-→2≡Si—F+ O2-
网络的断裂减小了玻璃粘度，削弱了钠钙硅玻璃 的结构，微晶化处理时，氟先从熔体中析出，为晶体的 析出提供了成核位，导致析晶。 3.3 微观形貌分析
CF2、CF4、CF6 用 荷 兰 Philips 公 司 XL30ESEM 型扫描电子显微镜进行分析。分析结果如图 2 所示。 图 2(a)、(b)和(c)是 CaF2 添加量 2%、4%和 6%的 SEM 照片。从图(a)可以看出，析出 Na2Ca3Si6O16 晶体呈细 长柱状，SiO2 呈粒状，晶体颗粒尺寸大约为 5μm 左 右，颗粒分布均匀，晶粒被玻璃相粘结，结构比较致 密。从图(b)可以看出，析出 NaCa2FSiO4 晶体呈细长柱 状，柱状横宽度大约为 1.5~3μm，长度约为 10μm 左右，构成互相交错的网络结构，颗粒也被玻璃相粘 结，这种组织结构致密，材料的强度高。图(c)的颗粒 形状为长纤维状，颗粒尺寸也在 15μm 以上，随着晶 核剂的增加，颗粒的量明显增多了，构成相互交错的 网络结构，玻璃相基本消失，气孔增多。确定 CaF2 添 加量为 4%时，为最佳形貌。 3.4 性能分析
=7.36
所以 Al2O3 是网络形成体，Al3+ 是网络形成离子。 由（2）式，（4）式，（5）式可以计算得出：R= 2.32，
Y= 3.36，X =0.64。
即该玻璃结构中每个[SiO4]中有 3.40 个桥氧（活 性氧），0.60 个非桥氧（非活性氧）。表明废碎玻璃中硅
氧骨架的结合程度强，网络结构介于架状和层状之
间，其粘度大，难于成核和晶化，所以为了促进玻璃成
核和晶化，还必须添加适当的晶核剂引入电价较低半
径较大的 Na+、Ca2+、Mg2+ 和 Ba2+ 来饱和活性氧中电
价，以促使玻璃析晶。试验中采用 CaF2 作为晶核剂， 它可以显著降低玻璃的粘度，饱和活性氧电价，降低
硅氧四面体网络连接的完整程度，促进析晶。
３ 结果分析及讨论
3.1 基础玻璃特性表征 玻璃基质中硅氧骨架的结合程度直接决定其特
性和变化规律。对于硅酸盐系统玻璃，SiO2 以各种 [SiO4]的形式存在，系统中存在“桥氧”和“非桥氧”，二 者的比例不同，各种玻璃的物理化学性质也相应发生 变化。即[SiO4]四面体的性质首先与硅氧骨架的结合 程度有关。结合程度用 R 度量[8]。
从图(c)可以看出，样品的抗折强度随 CaF2 晶核 剂在添加量 2~4%之间随添加量的增加而增加；当 CaF2 晶核剂在 4%时达到最高值。微晶玻璃的抗折强 度来源于它的整体结构对外来机械力的反抗程度。虽 然微量的 CaF2 会促进玻璃的析晶，从 XRD 的分析结 果可以知道，根据 Griffith 的断裂理论，杂质和缺陷 会影响材料断裂强度，当 CaF2 的添加量超过玻璃的 融解量时，过量的 CaF2 作为杂质存在，会对材料的抗
晶相含量 wt% 40.56 53.96 51.29 63.72 66.31
根据图 1 的衍射图谱结果可知，当 CaF2 的添加 量在 2~4%时，晶体含量增加；当 CaF2 的添加量在 4~6%时，晶体的含量随着添加量的增加而降低；而当 CaF2 的添加量在 6~10%时，晶体的含量又随着添加 量的增加而增加。总体上对于玻璃的析晶效果，CaF2 是一种很好的晶核剂。
采 用 Philips X'pert- MPD （Cukα1 靶 ， 电 流 40mA，电压 40kV，扫描速度 4°/min）型粉末衍射仪 测定试样的晶相；采用 Philips XL30ESEM 环境扫描 电镜观察试样的显微结构；采用静水力学法测定样品 的体积密度；用抽真空法测定试样的吸水率；用 CMT 型微机控制万能试验机测试样品的强度。
content of CaF2
表 2 添加不同量的 Ca F2 各试样的晶相含量 Tab.2 Phase composition of specimens with different
content of CaF2
试样编号 CF2 CF4 CF6 CF8 CF10
添加量（wt%） 2 4 6 8 10
第 30 卷第 1 期 2009 年 3 月
《陶瓷学报》 JOURNAL OF CERAMICS
Vol.30,No.1 Mar.2009
文章编号：1000- 2278（2009）01- 0059- 05
Ca F2 对废碎建筑玻璃制微晶玻璃析晶的影响
杨 超 阮玉忠 曾华瑞
（福州大学材料科学与工程学院，福州：３５０００２）
为了表示硅酸盐网络的结构特征和便于比较玻
璃的物理性质，引入了玻璃的 4 个基本结构参数：R
为玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比；Z 为
每个多面体氧离子平均总数；X 为每个网络形成离子
的配位多面体中的“非桥氧”离子数；Y 为每个网络形
成离子的配位多面体中的“桥氧”离子数。
则 R、Z、X 和 Y 有如下关系：
玻璃的化学组成有关，正确选择晶核剂对微晶玻璃的 结晶过程具有相当重要的意义[4- 6]。２ 实验 Nhomakorabea法及过程
收稿日期：2008- 10- 25 通讯联系人：杨超，男，E- mail:yuyan_1972@
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
SiO2 70.97
Na2O 10.79
表 1 原料的化学组成(wt%) Tab.1 Chemical compositions of principal raw materials
3.2 X 射线衍射分析
添加不同量的 CaF2 的微晶玻璃样品在相应的热 处理条件下处理后，经 XRD 分析，分析结果的 XRD
图谱见图 1。采用 Rietveld Quantification 半定量分析
软件计算晶相的含量，列于表 2 中。
61
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
图 1 不同 Ca F2 含量的微晶玻璃试样的 X 射线衍射图谱 Fig.1 XRD patterns of different specimens with different
摘要
探讨 CaF2 晶核剂不同添加量对废碎建筑玻璃制微晶玻璃结构及性能的影响。用 XRD 和 SEM 及相关分析软件表征不同样品 的晶相及微观形貌并测试试样的相关性能指标。实验结果表明：添加 CaF2 试样中析出的主晶相是 Na2Ca3Si6O16、SiO2、NaCa2FSiO4， 确定 4%为最佳的 CaF2 添加量，此时微晶玻璃析出晶相的总量为 53.96％，对应的性能指标为：体积密度 2.145 g·cm-3，吸水率 0.371％，抗折强度 93.12MPa。
一些小平拉玻璃厂进行回收利用，但小平拉生产工艺 是一种设备十分简陋、环境污染严重、能耗较高的落 后生产工艺，生产出的平板玻璃透光率低，存在大量 的波筋、气泡、麻点、划伤等缺陷，且玻璃质脆，极易破 损。因此，废碎玻璃的合理再利用是摆在我们面前需 要认真对待和解决的问题[7]。
本研究以废碎玻璃为原料研制建筑微晶玻璃，根 据废碎玻璃的组成和晶态，通过适当处理，用以研制 具有高附加值的微晶玻璃。由于废碎玻璃是玻璃态， 即介稳态，高能态，有析晶的倾向，有利于析出微晶， 能制造出优质微晶玻璃产品，与常规的微晶玻璃制造 方法相比，本方法原料不需要经高温熔融成玻璃，产 品烧结温度低，能耗低（节约能耗 60%以上），原料成 本低，经济效益十分显著。试验以分析纯 CaF2 作为晶 核剂，采用 XRD，SEM 等测试手段探讨了其不同添 加量对微晶玻璃析晶结构和性能的影响，确定了最佳 掺量，为制备优质的微晶玻璃提供了理论依据。
关键词 微晶玻璃，析晶，CaF2 晶核剂，性能 中图分类号：TQ174.75 文献标识码：A
废碎玻璃是一种生活垃圾，它的存在既给人们的
１ 前言
生产和生活造成伤害和不便，又对环境带来污染，占 用宝贵的土地，增加环境负荷。过去废碎玻璃大多由
微晶玻璃又名玻璃陶瓷(glass- ceramics)，或结晶 化玻璃(crystalline glass)。它是通过加入晶核剂或表 面诱导等方法，经过热处理过程在玻璃中形成晶核， 再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶 体材料，其性质由晶相的矿物组成和玻璃相的化学组 成以及它们的数量来决定，因而集中了两者的特点， 具有较低的热膨胀系数，较高的机械强度，显著的耐 腐蚀、抗风化能力，良好的抗热震性能。与陶瓷材料相 比，微晶玻璃的显微结构均匀致密、表面光洁、制品尺 寸准确并能生产特大尺寸的制品；与常规玻璃相比， 由于其中具有特定性能的晶相析出，使微晶玻璃在机 械强度、表面硬度、热膨胀系数、化学稳定性等方面显 示出优异的性能，因而可以广泛地应用于电子、化工、 生物、医学、军 事 和 建 筑 等 领 域 。 在 制 备 过程中晶 核剂对微晶玻璃的析晶、微观结构及性能都有很大的 影响[1- 3]。但不同的基础玻璃组成相差很大，加入的晶 核剂种类和浓度也不完全一样，晶核剂的选择与基础
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
62
图 2 Ca F2 不同添加量试样的显微结构 Fig.2 SEM image of each specimen with different CaF2 content
图 3 各试样性能变化折线图 Fig.3 Performance index of each specimen
Z＝X+Y
(1)
R＝X+0.5Y
(2)
对于硅酸盐玻璃来说，Z=4，所以有
X+Y＝4
(3)
由(2) 式及(3)式可得
X＝2R- 4
(4)
Y＝8- 2R
(5)
首先对网络中间体（Al2O3）的归属进行判断，通 过计算：
(nNa2O+nCaO+nMgO+nBaO)/nAl2O3 =(14.3+8.3+3.6+0.3)/3.6
将试样进行体积密度，吸水率和抗折强度测试 后，为了使分析更直观，将测试后数据画成折线图，结 果如图 3 所示。
从图(a)、(b)中可以看出，随着 CaF2 晶核剂添加 量的增加，试样的体积密度先增加而又开始降低，而 吸水率一直呈上升趋势。这是因为微量的 CaF2 可以 降低玻璃的形成能力，从而促进析晶，最终导致体积 密度的增加。使得玻璃结构变得更加紧密牢固，从而 导致了玻璃转变温度的升高，使玻璃原来的析晶温度 产生了偏移，不能最大程度地促进玻璃的析晶，从而 导致体积密度的上升。另外从样品的微观结构也可以 看出，样品中存在着一定数量气孔，这也是吸水率上 升的原因。
折强度产生不利影响。
４ 小结
（1）XRD 与 SEM 分析结果，添加 CaF2 晶核剂各 试样均析出晶相呈短柱状晶体。Na2Ca3Si6O16 晶体呈 针 柱 状 ，SiO2 晶 体 呈 粒 状 ； 添 加 CaF2 晶核剂能促 进微晶玻璃的成核和晶化，分析结果，确定 4%为最 佳的 CaF2 添加量，其对应的晶相与玻璃含量分别为 53. 96%和 46.04%。
CaO
Al2O3
MgO
Fe2O3
K2O
9.29
1.30
4.18
0.23
0.29
60
TiO2
∑
0.09
97.14
2.1 原料及样品制备 以废碎建筑玻璃为主要基础原料，其化学成分列
于表 1 中。 将废碎玻璃清洗、烘干、破碎并球磨过 200 目筛。
分别向粉料中添加 2%（质量分数，下同）、4%、6%、 8%、10%的 CaF2 粉末，试样编号分别为 CF2、CF4、 CF6、CF8 和 CF10。在玻璃粉中加入 5%质量分数为 5%PVA 粘结剂，混合均匀后过筛造粒，在 25 MPa 的 压力下压制成型，制成素坯。压制成 5×5×50mm 试 条，试条经烘干，将干试条放入电阻炉中，以 200℃/h 的升温速率。烧成工艺：从室温→450℃0.5h→570℃ 析晶 2h→720℃烧结 2h→自然冷却至室温→烧成试 样。对烧成试样进行性能的测试，其性能包括试样的 吸水率、体积密度、抗折强度；利用 XRD 分析，确定 各试样的析晶晶相及其含量；利用 SEM 分析确定各 试样的显微结构。 2.2 样品测试及表征
以上分析表明：CaF2 的添加有利于玻璃晶相的 析出，这主要是由于 F- 的半径(1.36A觷 )析晶，与 O2- 的 半径(1.40A觷 )非常接近，F- 离子很容易取代玻璃网络 中的 O2- 离子。根据电价平衡规则，两个 F- 离子可以 取代一个 O2- 离子，并作为非桥氧存在于网络中，而 产生如下的结构转变：
网络的断裂减小了玻璃粘度，削弱了钠钙硅玻璃 的结构，微晶化处理时，氟先从熔体中析出，为晶体的 析出提供了成核位，导致析晶。 3.3 微观形貌分析
CF2、CF4、CF6 用 荷 兰 Philips 公 司 XL30ESEM 型扫描电子显微镜进行分析。分析结果如图 2 所示。 图 2(a)、(b)和(c)是 CaF2 添加量 2%、4%和 6%的 SEM 照片。从图(a)可以看出，析出 Na2Ca3Si6O16 晶体呈细 长柱状，SiO2 呈粒状，晶体颗粒尺寸大约为 5μm 左 右，颗粒分布均匀，晶粒被玻璃相粘结，结构比较致 密。从图(b)可以看出，析出 NaCa2FSiO4 晶体呈细长柱 状，柱状横宽度大约为 1.5~3μm，长度约为 10μm 左右，构成互相交错的网络结构，颗粒也被玻璃相粘 结，这种组织结构致密，材料的强度高。图(c)的颗粒 形状为长纤维状，颗粒尺寸也在 15μm 以上，随着晶 核剂的增加，颗粒的量明显增多了，构成相互交错的 网络结构，玻璃相基本消失，气孔增多。确定 CaF2 添 加量为 4%时，为最佳形貌。 3.4 性能分析
=7.36
所以 Al2O3 是网络形成体，Al3+ 是网络形成离子。 由（2）式，（4）式，（5）式可以计算得出：R= 2.32，
Y= 3.36，X =0.64。
即该玻璃结构中每个[SiO4]中有 3.40 个桥氧（活 性氧），0.60 个非桥氧（非活性氧）。表明废碎玻璃中硅
氧骨架的结合程度强，网络结构介于架状和层状之
间，其粘度大，难于成核和晶化，所以为了促进玻璃成
核和晶化，还必须添加适当的晶核剂引入电价较低半
径较大的 Na+、Ca2+、Mg2+ 和 Ba2+ 来饱和活性氧中电
价，以促使玻璃析晶。试验中采用 CaF2 作为晶核剂， 它可以显著降低玻璃的粘度，饱和活性氧电价，降低
硅氧四面体网络连接的完整程度，促进析晶。
３ 结果分析及讨论
3.1 基础玻璃特性表征 玻璃基质中硅氧骨架的结合程度直接决定其特
性和变化规律。对于硅酸盐系统玻璃，SiO2 以各种 [SiO4]的形式存在，系统中存在“桥氧”和“非桥氧”，二 者的比例不同，各种玻璃的物理化学性质也相应发生 变化。即[SiO4]四面体的性质首先与硅氧骨架的结合 程度有关。结合程度用 R 度量[8]。
从图(c)可以看出，样品的抗折强度随 CaF2 晶核 剂在添加量 2~4%之间随添加量的增加而增加；当 CaF2 晶核剂在 4%时达到最高值。微晶玻璃的抗折强 度来源于它的整体结构对外来机械力的反抗程度。虽 然微量的 CaF2 会促进玻璃的析晶，从 XRD 的分析结 果可以知道，根据 Griffith 的断裂理论，杂质和缺陷 会影响材料断裂强度，当 CaF2 的添加量超过玻璃的 融解量时，过量的 CaF2 作为杂质存在，会对材料的抗
晶相含量 wt% 40.56 53.96 51.29 63.72 66.31
根据图 1 的衍射图谱结果可知，当 CaF2 的添加 量在 2~4%时，晶体含量增加；当 CaF2 的添加量在 4~6%时，晶体的含量随着添加量的增加而降低；而当 CaF2 的添加量在 6~10%时，晶体的含量又随着添加 量的增加而增加。总体上对于玻璃的析晶效果，CaF2 是一种很好的晶核剂。
采 用 Philips X'pert- MPD （Cukα1 靶 ， 电 流 40mA，电压 40kV，扫描速度 4°/min）型粉末衍射仪 测定试样的晶相；采用 Philips XL30ESEM 环境扫描 电镜观察试样的显微结构；采用静水力学法测定样品 的体积密度；用抽真空法测定试样的吸水率；用 CMT 型微机控制万能试验机测试样品的强度。
content of CaF2
表 2 添加不同量的 Ca F2 各试样的晶相含量 Tab.2 Phase composition of specimens with different
content of CaF2
试样编号 CF2 CF4 CF6 CF8 CF10
添加量（wt%） 2 4 6 8 10
第 30 卷第 1 期 2009 年 3 月
《陶瓷学报》 JOURNAL OF CERAMICS
Vol.30,No.1 Mar.2009
文章编号：1000- 2278（2009）01- 0059- 05
Ca F2 对废碎建筑玻璃制微晶玻璃析晶的影响
杨 超 阮玉忠 曾华瑞
（福州大学材料科学与工程学院，福州：３５０００２）
为了表示硅酸盐网络的结构特征和便于比较玻
璃的物理性质，引入了玻璃的 4 个基本结构参数：R
为玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比；Z 为
每个多面体氧离子平均总数；X 为每个网络形成离子
的配位多面体中的“非桥氧”离子数；Y 为每个网络形
成离子的配位多面体中的“桥氧”离子数。
则 R、Z、X 和 Y 有如下关系：
玻璃的化学组成有关，正确选择晶核剂对微晶玻璃的 结晶过程具有相当重要的意义[4- 6]。２ 实验 Nhomakorabea法及过程
收稿日期：2008- 10- 25 通讯联系人：杨超，男，E- mail:yuyan_1972@
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
SiO2 70.97
Na2O 10.79
表 1 原料的化学组成(wt%) Tab.1 Chemical compositions of principal raw materials
3.2 X 射线衍射分析
添加不同量的 CaF2 的微晶玻璃样品在相应的热 处理条件下处理后，经 XRD 分析，分析结果的 XRD
图谱见图 1。采用 Rietveld Quantification 半定量分析
软件计算晶相的含量，列于表 2 中。
61
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
图 1 不同 Ca F2 含量的微晶玻璃试样的 X 射线衍射图谱 Fig.1 XRD patterns of different specimens with different
摘要
探讨 CaF2 晶核剂不同添加量对废碎建筑玻璃制微晶玻璃结构及性能的影响。用 XRD 和 SEM 及相关分析软件表征不同样品 的晶相及微观形貌并测试试样的相关性能指标。实验结果表明：添加 CaF2 试样中析出的主晶相是 Na2Ca3Si6O16、SiO2、NaCa2FSiO4， 确定 4%为最佳的 CaF2 添加量，此时微晶玻璃析出晶相的总量为 53.96％，对应的性能指标为：体积密度 2.145 g·cm-3，吸水率 0.371％，抗折强度 93.12MPa。
一些小平拉玻璃厂进行回收利用，但小平拉生产工艺 是一种设备十分简陋、环境污染严重、能耗较高的落 后生产工艺，生产出的平板玻璃透光率低，存在大量 的波筋、气泡、麻点、划伤等缺陷，且玻璃质脆，极易破 损。因此，废碎玻璃的合理再利用是摆在我们面前需 要认真对待和解决的问题[7]。
本研究以废碎玻璃为原料研制建筑微晶玻璃，根 据废碎玻璃的组成和晶态，通过适当处理，用以研制 具有高附加值的微晶玻璃。由于废碎玻璃是玻璃态， 即介稳态，高能态，有析晶的倾向，有利于析出微晶， 能制造出优质微晶玻璃产品，与常规的微晶玻璃制造 方法相比，本方法原料不需要经高温熔融成玻璃，产 品烧结温度低，能耗低（节约能耗 60%以上），原料成 本低，经济效益十分显著。试验以分析纯 CaF2 作为晶 核剂，采用 XRD，SEM 等测试手段探讨了其不同添 加量对微晶玻璃析晶结构和性能的影响，确定了最佳 掺量，为制备优质的微晶玻璃提供了理论依据。
关键词 微晶玻璃，析晶，CaF2 晶核剂，性能 中图分类号：TQ174.75 文献标识码：A
废碎玻璃是一种生活垃圾，它的存在既给人们的
１ 前言
生产和生活造成伤害和不便，又对环境带来污染，占 用宝贵的土地，增加环境负荷。过去废碎玻璃大多由
微晶玻璃又名玻璃陶瓷(glass- ceramics)，或结晶 化玻璃(crystalline glass)。它是通过加入晶核剂或表 面诱导等方法，经过热处理过程在玻璃中形成晶核， 再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶 体材料，其性质由晶相的矿物组成和玻璃相的化学组 成以及它们的数量来决定，因而集中了两者的特点， 具有较低的热膨胀系数，较高的机械强度，显著的耐 腐蚀、抗风化能力，良好的抗热震性能。与陶瓷材料相 比，微晶玻璃的显微结构均匀致密、表面光洁、制品尺 寸准确并能生产特大尺寸的制品；与常规玻璃相比， 由于其中具有特定性能的晶相析出，使微晶玻璃在机 械强度、表面硬度、热膨胀系数、化学稳定性等方面显 示出优异的性能，因而可以广泛地应用于电子、化工、 生物、医学、军 事 和 建 筑 等 领 域 。 在 制 备 过程中晶 核剂对微晶玻璃的析晶、微观结构及性能都有很大的 影响[1- 3]。但不同的基础玻璃组成相差很大，加入的晶 核剂种类和浓度也不完全一样，晶核剂的选择与基础
《陶瓷学报》2009 年第 1 期
62
图 2 Ca F2 不同添加量试样的显微结构 Fig.2 SEM image of each specimen with different CaF2 content
图 3 各试样性能变化折线图 Fig.3 Performance index of each specimen
Z＝X+Y
(1)
R＝X+0.5Y
(2)
对于硅酸盐玻璃来说，Z=4，所以有
X+Y＝4
(3)
由(2) 式及(3)式可得
X＝2R- 4
(4)
Y＝8- 2R
(5)
首先对网络中间体（Al2O3）的归属进行判断，通 过计算：
(nNa2O+nCaO+nMgO+nBaO)/nAl2O3 =(14.3+8.3+3.6+0.3)/3.6
将试样进行体积密度，吸水率和抗折强度测试 后，为了使分析更直观，将测试后数据画成折线图，结 果如图 3 所示。
从图(a)、(b)中可以看出，随着 CaF2 晶核剂添加 量的增加，试样的体积密度先增加而又开始降低，而 吸水率一直呈上升趋势。这是因为微量的 CaF2 可以 降低玻璃的形成能力，从而促进析晶，最终导致体积 密度的增加。使得玻璃结构变得更加紧密牢固，从而 导致了玻璃转变温度的升高，使玻璃原来的析晶温度 产生了偏移，不能最大程度地促进玻璃的析晶，从而 导致体积密度的上升。另外从样品的微观结构也可以 看出，样品中存在着一定数量气孔，这也是吸水率上 升的原因。
折强度产生不利影响。
４ 小结
（1）XRD 与 SEM 分析结果，添加 CaF2 晶核剂各 试样均析出晶相呈短柱状晶体。Na2Ca3Si6O16 晶体呈 针 柱 状 ，SiO2 晶 体 呈 粒 状 ； 添 加 CaF2 晶核剂能促 进微晶玻璃的成核和晶化，分析结果，确定 4%为最 佳的 CaF2 添加量，其对应的晶相与玻璃含量分别为 53. 96%和 46.04%。
CaO
Al2O3
MgO
Fe2O3
K2O
9.29
1.30
4.18
0.23
0.29
60
TiO2
∑
0.09
97.14
2.1 原料及样品制备 以废碎建筑玻璃为主要基础原料，其化学成分列
于表 1 中。 将废碎玻璃清洗、烘干、破碎并球磨过 200 目筛。
分别向粉料中添加 2%（质量分数，下同）、4%、6%、 8%、10%的 CaF2 粉末，试样编号分别为 CF2、CF4、 CF6、CF8 和 CF10。在玻璃粉中加入 5%质量分数为 5%PVA 粘结剂，混合均匀后过筛造粒，在 25 MPa 的 压力下压制成型，制成素坯。压制成 5×5×50mm 试 条，试条经烘干，将干试条放入电阻炉中，以 200℃/h 的升温速率。烧成工艺：从室温→450℃0.5h→570℃ 析晶 2h→720℃烧结 2h→自然冷却至室温→烧成试 样。对烧成试样进行性能的测试，其性能包括试样的 吸水率、体积密度、抗折强度；利用 XRD 分析，确定 各试样的析晶晶相及其含量；利用 SEM 分析确定各 试样的显微结构。 2.2 样品测试及表征
以上分析表明：CaF2 的添加有利于玻璃晶相的 析出，这主要是由于 F- 的半径(1.36A觷 )析晶，与 O2- 的 半径(1.40A觷 )非常接近，F- 离子很容易取代玻璃网络 中的 O2- 离子。根据电价平衡规则，两个 F- 离子可以 取代一个 O2- 离子，并作为非桥氧存在于网络中，而 产生如下的结构转变：