透辉石微晶玻璃是一种理化性能较为优良的材料,在许多领域都具有广阔的应用前景。但目前其制备工艺主要采用的是熔融法和烧结-析晶法,两者都涉及基础玻璃的高温熔制过程,因此,均存在工艺复杂、耗能高以及成本大等缺陷。如何降低该体系微晶玻璃的生产成本,已经成为其能否获得广泛应用的关键所在。而废玻璃作为一种日用、建筑等领域排放量很大的固体废弃物,在微晶玻璃制备中可以促进烧结与析晶,所以,利用废玻璃进行微晶玻璃的制备对于降低生产能耗、实现废弃物的再生利用都有积极意义。同时,借鉴陶瓷制备工艺—粉末直接烧结法,可以实现微晶玻璃的一步法制备,具有生产流程简洁以及节能等特点。有鉴于此,本文将废玻璃作为主要原料,结合粉末直接烧结工艺成功制备出性能良好的透辉石微晶玻璃,并对高岭土、MgO的加入量以及相应的烧结制度对微晶玻璃析晶及性能的影响进行了系统研究,同时采用析晶动力学计算以及EDS测试分析等方法,深入探究了该体系中透辉石晶相的析晶机制。研究结论如下:(1)高岭土的加入可以促进废玻璃粉在烧结过程中析出透辉石晶相,且析晶量随着高岭土加入量的增多呈现先增后减的规律。提高样品的烧结温度更有利于透辉石晶相的形成;随着烧结时间的延长,样品中的晶相以方石英-钠铝硅酸盐-透辉石的顺序析出。研究表明:样品中形成的方石英和钠铝硅酸盐这两种晶相在该体系中是不稳定的,随着烧结温度的升高或烧结时间的延长,其析出量在达到最高点后都逐渐减少,而透辉石晶相量则不断增多。最佳的高岭土加入量为25%,在825℃烧结2 h所制备的微晶玻璃样品的体积密度和抗弯强度分别达到最大值2.484 g/cm~3和114.9 MPa。(2)MgO的外添加入可以显著促进废玻璃-高岭土二元组成体系在烧结过程中析出透辉石晶相。提高样品的烧结温度有利于透辉石晶粒的不断生长,其晶体形貌由颗粒状转变为短柱状。研究表明:提高烧结温度或延长烧结时间,可以促进样品中方石英、钠铝硅酸盐和霞石等晶相的逐渐分解与消失,有利于最终形成单一透辉石晶相结构。最佳的MgO加入量为4%,在975℃烧结2 h所制备的微晶玻璃样品的体积密度和抗弯强度分别达到最大值2.395 g/cm~3和102.1 MPa。(3)通过析晶动力学计算,对于组成为“75%废玻璃粉+25%高岭土”的样品,其透辉石的析晶活化能和晶化指数分别为345.04 kJ/mol和2.80,这表明透辉石晶相在体系中以体积析晶的方式析出。当上述组成中加入不同含量的MgO后,样品中透辉石的析晶活化能不断降低,其晶化指数也呈现下降的趋势,直至降低为1.69,这表明MgO的加入将使得样品中透辉石的析出变得愈加容易,并且使其析晶机制由体积析晶逐渐向表面析晶转变。结合EDS测试分析结果,对于废玻璃-高岭土二元组成体系中透辉石的析晶机理初步解释如下:高岭土的加入使得周围玻璃相中的Na~+向高岭土一侧扩散,反应生成了钠铝硅酸盐相,同时玻璃相中Na~+含量出现下降,有利于玻璃相中透辉石晶核的形成,且沿着Na~+扩散的方向不断长大。