【摘 要】
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本文以实验室制备的玄武岩纤维为研究对象,通过研究纤维在空气与氮气气氛中热处理前后析晶行为、微观结构、表面光泽与颜色、纤维形貌和化学成分的演变规律,揭示热处理温度与气氛对纤维抗拉强度的影响。选取山东某地的玄武岩为原料,制备连续玄武岩纤维。将玄武岩纤维分别置于空气与氮气气氛中进行200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃热处理2 h。首先通过同步热分析仪（TG-DS
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本文以实验室制备的玄武岩纤维为研究对象,通过研究纤维在空气与氮气气氛中热处理前后析晶行为、微观结构、表面光泽与颜色、纤维形貌和化学成分的演变规律,揭示热处理温度与气氛对纤维抗拉强度的影响。选取山东某地的玄武岩为原料,制备连续玄武岩纤维。将玄武岩纤维分别置于空气与氮气气氛中进行200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃热处理2 h。首先通过同步热分析仪（TG-DSC）与X射线衍射分析（XRD）对纤维的析晶行为进行研究,发现空气气氛中,经800℃热处理后,析出辉石与磁铁矿晶体,900℃热处理后新增赤铁矿晶体。在氮气气氛条件下,经800℃与900℃热处理后,纤维都出现了辉石与磁铁矿晶体。通过Rietveld全谱拟合法估算纤维发生析晶反应时结晶度与晶粒尺寸的变化,发现随热处理温度的升高,结晶度与晶粒尺寸逐渐增大。利用红外光谱（FT-IR）与拉曼光谱（Raman）研究空气与氮气气氛条件下,热处理温度对玄武岩纤维结构的影响。结果表明,随着热处理温度升高,玄武岩的玻璃网格结构聚合度逐渐下降,无序性逐渐增加。采用Gaussian函数对800～1200 cm-1波数范围内的拉曼光谱进行拟合分析,发现随热处理温度升高,纤维层状结构减少,而链状结构增加。其次,通过扫描电子显微镜（SEM）对玄武岩纤维表面形貌进行表征,发现纤维表面存在由多种因素造成的轴向裂纹,可能分布在纤维表面,也可能在熔融过程中被熔体覆盖,无法观察到。随着热处理温度升高,纤维表面的缺陷增多,损伤程度加深。热应力对玄武岩纤维表面造成的缺陷,沿轴向裂纹分布于表面。利用波长色散X射线荧光光谱（XRF）、等离子体质谱仪（ICP-MS）与能量色散光谱仪（EDS）对纤维化学成分进行分析,发现Fe3+的增加有利于辉石相的析出。最后研究了热处理对玄武岩纤维抗拉强度的影响。结果表明在空气与氮气气氛中,随着热处理温度的升高,玄武岩纤维的抗拉强度整体呈线性趋势下降,最终趋于稳定,900℃热处理后,抗拉强度保持率最低。在氮气气氛条件下纤维的强度保持率要高于空气气氛条件。
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