无机材料岩相学.docx

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无机材料岩相学

无机材料岩相学

实验指导书

（无机非金属工程材料专业适用）

李喜坤编

沈阳理工大学无机非金属研究所

2006年2月

本书根据大纲要求，综合专业需要，内容包括结晶学、矿物岩石学基础、晶体光学及岩相分析等部分，共三个实验。

各实验均详细阐述了实验目的要求、实验原理、实验方法及步骤。

精炼列入了有关理论及必要图表，每个实验后均列有思考题，引导学生深化实验过程，举一反三。

书后并附有实验报告图表供学生填写实验结果。

不同专业使用可按要求自行取舍．

实验一透明矿物的系统鉴定3

实验二陶瓷岩相观察4

实验三耐火材料显微结构观察6

实验报告8

实验一透明矿物的系统鉴定

一、目的要求

1．学会根据矿物的光性特征确定矿物名称

2．掌握透明矿物系统鉴定的一般方法

二、实验用具

1、偏光显徽镜（含正交偏光与锥光装置，带高倍物镜）

2．岩矿薄片：

含未知透明矿物的岩石薄片（含黑云母、斜长石、石英、辉石、白云母，角闪石、萤石等），共6片

3．米舍尔—列维色谱表

三、实验内容和方法

（一）区分均质体和非均质体

选定薄片中一种矿物的多个颗粒的不同切面，先在正交偏光下仔细观察其消光情况，确定其属于光性均质体还是非均质体。

均质体：

各个方向切面全消光

非均质体：

仅垂直光轴切面全消光

（二）均质体透明矿物鉴定

确定透明矿物为光性均质体，只需要在单偏光镜下鉴定。

在单偏光下观察晶形、解理、突起等级、颜色等

（三）非均质体透明矿物鉴定

透明矿物为光性非均质体，需要在单偏光、正交偏光及锥光镜下鉴定。

1．在单偏光下观察晶形、解理、突起等级、闪突起、颜色、多色性、测定解理夹角等

2．在正交偏光下观察消光类型、双晶、延性符号等。

3．选择一个垂直光轴的切面，在锥光下确定轴性测定光性符号。

如为有色矿物，在单偏光镜下观察No或Nm的颜色。

4．选择一个平行光轴或平行光轴面的切面，在正交偏光下测定最高干涉色级序、最大双折率和消光角的大小。

如为有色矿物，观察No、Ne或Ng、Np等颜色。

写出多色性和吸收性公式。

系统测定光学性质后，查阅有关资料，定出矿物名称。

（四）特殊切面特征：

垂直光轴切面特征：

①有色矿物不显多色性；②全消光；③锥光下显一轴晶或二轴晶垂直光轴切面干涉图。

平行光轴或平行光轴面切面特征：

①多色性；最明显；②干涉级序最高；③锥光下显平行光轴或光轴面切面干涉图。

四、实验报告要求

将上述各项观察和测定结果按要求分别填绘于《实验报告》表中。

实验二陶瓷岩相观察

一、目的要求

1．学会用光学显微镜观察陶瓷

2．初步了解陶瓷的岩相特征

二、实验用具

1．偏光显微镜及反光显微镜

2．陶瓷薄片及试样等

三、实验内容及方法

（一）观察高压电瓷

1、晶相

①莫来石：

鳞片状（镜下集合体呈云雾状）、针状，干涉色一级灰至黄。

②残余石英：

无固定形态，因受高温煅烧而颗粒圆钝，边缘出现熔蚀带。

⑧方石英：

在石英颗粒边缘呈粒状，有时整个石英颗粒均变为粒状方石英而留下石英假像。

2．玻璃相

玻璃相呈非晶态填充于晶相之间，正交镜下为均质体，常保留石英、长石原形。

3．气相（气孔）

气孔若为穿透整个薄片者，则在单偏光镜下为无色透明，若为未穿透薄片者，则为黑色（研磨时污染所致），在正交镜下为均质体。

4、电瓷釉

电瓷釉施于瓷坯表面，厚约0.1～0．4mm，以玻璃相为主，其中尚有少量残余石英及着色剂小颗粒。

5．结构类型

玻基交织斑状结构。

（二）观察刚玉瓷

1.晶相

刚玉（a-AIzOs）：

三方晶系，偏光镜下呈柱状或板状，无色透明，突起高，干涉色一级灰白，柱形切面平行消光，负延性，一轴晶，负光性；反光镜下呈白色。

晶体上常有针孔状气孔。

2．玻璃相

刚玉瓷中玻璃相极少或没有，一般常出现在晶界里（陶瓷中同种晶相的相邻晶粒间的接触处称晶界）。

3．气相

刚玉晶体上常有针孔状气孔出现，晶界里也常有气孔出现。

4.结构类型

等粒结构。

（三）观察莫来石瓷

1．晶相

①莫来石：

斜方晶系，偏光镜下呈柱状、针状，有时出现多色性，正中突起，于涉色一级黄，柱面平行消光，菱形横断面为对称消光，正延性，二轴晶，正光性，反光镜下呈白色。

②少量刚玉晶体。

2．玻璃相及气孔：

少量．

3．结构类型

交织结构。

四、实验报告要求

将观察结果综合填绘于《实验报告》表中。

五、思考题

1．陶瓷岩相的特征是什么?

2．釉层与瓷坯间的过渡层呈何种特点为最好?

3．温度合适条件下陶瓷坯釉结合部的显微结构图是怎样的？

4．陶瓷晶相的哪些方面影响陶瓷的物理性能？

5．陶瓷中气孔的分布及特征有哪些？

实验三耐火材料显微结构观察

一、目的要求

1．学会用光学显微镜观察耐火材料，

2，认识几种耐火砖的显微结构特征。

二、实验用具

1．偏光显微镜及反光显微镜

2．硅砖光片及薄片

3．镁砖光片

4．抛光粉、抛光板

5．腐蚀剂：

HF，1：

1HCl和H2O混合液

6．滤纸、擦镜纸

7．电吹风机

三、实验内容及方法

（一）硅砖显微结构的观察

1．将抛光好的硅砖光片用HF腐蚀，充分水洗，滤纸吸干，再用电吹风机吹约10min，

2．在显微镜下，轮换观察硅砖的光片和薄片，并对观察结果进行综合分析

3．观察内容

（1）石英颗粒表面显微裂纹

①显微裂纹的宽度和网纹密度，

②亚稳方石英；出现在石英颗粒表面或裂纹处，呈无定形状，单偏光镜下无色透明，正交镜下呈均质性。

若石英颗粒网纹中的亚稳方石英在单偏光镜下呈现某种淡黄色调，则说明矿化剂作用已达到颗粒内部。

（2）石英颗粒边缘部位的棕色反应环（鳞片状亚稳方石英）

反应环在单偏光镜下呈淡黄色或黄褐色,正交镜下呈均质性。

在高倍镜下可见到石英大颗粒反应环带中有鳞石英微晶析出。

（3）基质鳞石英化程度

鳞石英呈柱状、片状晶形，常具矛头双晶。

单偏光镜下无色透明，负突起，正交镜下一级灰干涉色，平行消光，负延性。

观察时应注意鳞石英的数量、结晶大小、分布及矛头双晶的自形程度。

转化较好的优质硅砖中，有多量鳞石英，基质已完全鳞石英化，鳞石英多呈全自形，矛头双晶，互相穿插成密集网络状，均匀分布于硅砖中，少量硅酸盐及玻璃相充填于其中，残余石英无或极少。

转化较差的劣质硅砖中，残余石英较多，其颗粒表面裂隙粗而少，方石英化程度差（甚少均质化），基质中鳞石英化也差，未形成细晶的网络结构。

（4）硅酸盐相结晶情况

①硅砖中若出现硅酸盐结晶（如假硅灰石、钙铁辉石等）是不理想的情况，需注意观察其种类、数量及分布：

②主要硅酸盐结晶矿物的光学性质：

假硅灰石：

二轴晶，正光性，呈板条状晶形，单偏光镜下无色透明，突起中等，正交镜下双折射率较高，最高干涉色可达三级绿，平行消光，负延性，可见聚片双晶．假硅灰石出现在以石灰乳作结合剂的硅砖中。

钙铁辉石；二轴晶，正光性，呈柱状晶形，单偏光镜下呈浅绿、黄绿、褐绿色，具弱多色性，正高突起；正交镜下干涉色一级紫，常为异常干涉色，横切面对称消光，纵切面斜消光，消光角大，可达48°，可见简单或复杂双晶。

钙铁辉石出现在矿化剂中含有Fe2O3的硅砖中．

（二）镁砖显微结构的观察

1．将镁砖光片抛光好，不需腐蚀，直接置于反光显微镜下观察：

2．观察内容：

（1）主晶相方镁石的结晶程度、结合程度、数量及分布的均一性，并且目估其百分含量。

（2）硅酸盐相的数量、分布均匀性及其与方镁石的结合情况。

并且目估其百分含量。

（3）铁酸镁脱溶现象

①在85～90℃下，用1；]HCI和H20混合液腐蚀镁砖光片4～15min，用滤纸吸干，观察有无铁酸镁脱溶现象，若有则观察其分布情况。

②铁酸镁：

反光显微镜下呈灰色，显淡棕色色调。

它在镁砖中一般呈不规则粒状连成网状分布在方镁石周围。

含有一定Fe～Ca的镁砖，经缓慢冷却后形成铁酸镁相脱溶结构；

（4）镁砖显微结构的一般特征

①普通镁砖：

主晶相方镁石呈半自形粒状或浑圆状，晶体之间的直接结合率较低。

方镁石晶粒间被硅酸盐相和铁酸镁所充填分隔，硅酸盐相局部较富集，形成硅酸盐—方镁石混晶区，基质中小颗粒方镁石少。

为多相不均匀的结构，其制品性能较差。

②烧结良好的镁砖：

其主晶相方镁石晶体呈粒状，轮廓清楚，大小均匀，发育良好，接触紧密。

晶间硅酸盐相较少且分布均匀，呈方镁石—方镁石直接结合．基质也为小颗粒方镁石组成，熔质含量较少．色浅，具此结构的镁砖制品性能良好。

四、实验报告要求

将上述观察结果综合填绘于《实验报告》表中．

五、思考题

1．优质硅砖的显微结构特征是什么?

2．优质镁砖的显微结构特征是什么?

实验报告

实验一透明矿物系统鉴定（选做）

1、单偏光镜下观察

矿物编号

晶形

自形程度

解理程度

解理组数

解理角

颜色

多色性

吸收性

轮廓

贝克线

糙面

突起

闪突起

2、正交偏光镜下观察

（1）绘出镜下观察图

消光类型

延性符号

双晶形态

消光角

。

（2）测定干涉色级序及确定确定双折射率值

被测矿物的干涉色级序为级，双折射率值为。

3、锥光镜下测定光性

绘出被测矿物的干涉图（选尽可能垂直Bxa或光轴的切面）。

光性测定

4、确定被测矿物的名称

（查对教材附表一及教材P52-64页）

被测矿物名称

备注：

以上各图表中均要求标明矿物切面干涉色、

试板名称、插入试板后的干涉色及升降变化，并

且要求绘出试板及矿物切面上的光率体椭圆

实验二陶瓷岩相观察

样品名称

观察条件

绘图

文字描述

长石质硬质瓷

坯釉结合部位素描

1、晶相：

2、玻璃相：

3、气相

高压电瓷

1、晶相：

2、玻璃相：

3、气相

刚玉瓷

1、晶相：

2、玻璃相：

3、气相

实验三耐火材料显微结构观察

样品名称

观察条件

显微结构素描图

文字描述

硅砖

坯釉结合部位素描

1、石英颗粒表面显微裂纹：

2、石英颗粒的棕色反应环：

1、基质鳞石英化程度：

4、硅酸盐和结晶程度：

镁砖

1、主晶相方镁石：

2、硅酸盐相：

3、铁酸镁脱溶现象：