高热膨胀Na2O-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备及性能研究

采用传统熔体冷却法制备了Na2O-MgO-Al2 O3-SiO2玻璃并采用整体析晶工艺制备了微晶玻璃.利用DSC、XRD、SEM等测试手段研究了微晶玻璃的析晶行为和显微结构,探讨了热处理制度对该体系微晶玻璃热膨胀系数、密度、抗弯强度、显微硬度等性能的影响.研究结果表明,当晶化温度为800℃时该体系微晶玻璃主晶相为颗粒状霞石晶体(NaAlSiO4);当晶化温度达到900℃时玻璃中开始析出镁橄榄石(Mg2SiO4)晶体;延长保温时间可显著促进析晶但对晶体种类没有影响.析晶后微晶玻璃的密度、热膨胀系数、抗弯强度和显微硬度值显著增加,其最高热膨胀系数可达14.1×10-6℃-1.所制备的微晶玻璃具有很好的机械性能,当热处理温度为1000℃时,其抗弯强度和显微硬度分别达160 MPa和7.8 GPa.     

Er3+/Yb3+共掺铌硅酸盐透明玻璃陶瓷的制备及表征

采用熔融晶化法制备了主晶相为CaNb2O6的Er3+/Yb3+共掺透明铌硅酸盐玻璃陶瓷,利用DSC、XRD、SEM、UV-Vis-NIR和荧光光谱仪分别对样品的热处理制度、析出的晶相、微观形貌、光透过率和发光性能进行了测试和表征.研究表明:该体系玻璃最佳晶化温度为800℃,最佳热处理时间为2h;制得的玻璃陶瓷在可见光区的透过率可达70;;并讨论了不同Er3 +/Yb3+掺杂浓度对玻璃陶瓷样品发光性能的影响,发现当yb3+/Er3+掺杂浓度比为10∶1时发光强度为最大.     

Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的制备及表征

制备了Nd3+∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷.运用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、NV-Vis-Nir(紫外可见近红外分光光度计)、傅里叶变换荧光光谱等测试方法,研究了晶核剂的含量对Nd3∶ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2系透明玻璃陶瓷的核化和晶化性能的影响.利用修正的Kissinger方程研究了晶核剂对玻璃析晶动力学参数,析晶活化能E和析晶动力学判据k(Tp),利用Augis-Bennett方程计算出Avrami参数n.并分析其显微形貌同光透过率的关系,对光学性能进行了研究.     

CaO和ZrO2对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷晶化和压电特性的影响

本文采用恒温场晶粒定向晶化工艺制备了Ba2TiSi2O8(BTS)极性玻璃陶瓷.以1.2BaO-1.0TiO2-2.6SiO2为基础玻璃,分别加入20;摩尔CaO和10;摩尔ZrO2,研究添加氧化物对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷的晶化和压电性能的影响.实验表明,加入CaO和ZrO2都影响主晶相的析出过程,特别是,加入ZrO2使玻璃陶瓷中产生BaZrSi3O9第二相.同时,测试结果显示,加入20;摩尔CaO有利于BTS晶体的定向析晶;而加入ZrO2不利于BTS晶体的定向析晶.     

微波法热处理制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

以二氧化硅,三氧化二铝,氧化钙和氧化镁为主要原料,分别采用微波辐射和传统电加热制备了一系列CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (CMAS)系微晶玻璃材料,对比两种方法的热处理制度对微晶玻璃结构与性能的影响,并进一步讨论了微波非热效应的影响.利用DTA、XRD、SEM和综合力学性能仪等手段,研究了两种对该系微晶玻璃显微结构及性能的影响.实验结果表明,两种方法制备的微晶玻璃主晶相均为辉石相,力学性能也基本相当.与传统热处理方法相比,微波法可在更短时间内制备出性能较好的微晶玻璃材料,微波非热效应有助于降低其晶化温度.     

超低膨胀微晶玻璃发展现状及应用

超低膨胀微晶玻璃是在Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃的基础上经过严格的受控晶化，在母体玻璃中析出以β-石英固溶体为主晶相的微晶玻璃材料。由于具有极低的热膨胀系数，以及优异的热稳定性、化学稳定性和力学性能，超低膨胀微晶玻璃在诸多领域得到了广泛应用。本文综述了超低膨胀微晶玻璃的组成、制备方法、国内外研究历程及发展现状、应用，指出了目前生产超低膨胀微晶玻璃存在的问题和国产超低膨胀微晶玻璃与国际顶尖产品存在的差距，以及国产超低膨胀微晶玻璃今后的发展方向。     

制备NZP玻璃陶瓷的替代路线(玻璃反应烧结)中环境和粒度的影响

NZP材料因其具有可调节的低热膨胀性在在热冲击方面有潜在应用,而且NZP材料还具有良好的化学和热稳定性,还经常被作为陶瓷核废料中放射性核元素的封装和固定的候选材料.NZP型晶体结构允许使用大量的离子替代,使其产生了热膨胀的可调性以及离子导电性.然而,NZP在整块材料中制作起来非常困难,因为其过程需要保证高温和很长的烧结时间.通过对磷酸盐玻璃使用玻璃反应烧结工艺,在一种低温替代路线中获得了含有钨(IV)、锡(IV)的NZP结晶相.通过使用微波加热以及传统的熔炼和铸造技术,制备了一种含有适量NaPO3-Sn(II)O-W(VI)O3化合物的玻璃.粉碎后,玻璃粉末压于室温下冷却.将绿色的弹丸在烧结反应温度下分别经历不同的时间段进行固化.差热(DTA)实验中,结果显示不同的参数影响着NZP相的性能.在特定条件如玻璃的初始位置小于100 μm的玻璃颗粒度及在大气环境下固化,能够得到一种含有单一晶相的玻璃陶瓷,且晶相具有NZP型晶体结构.烧结过程中需要有氧的存在,但氧分压的提高并没有使NZP相的含量有所改善.此外,温度要严格控制高于710 ℃,保证获得的NZP玻璃陶瓷中不含有任何次晶相.     

硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶粒生长动力学研究

采用熔融和两步热处理技术制备出B2O3-Al2O3-SiO2-ZnO-Li2O-K2O系透明玻璃陶瓷。硼铝硅系透明玻璃陶瓷晶粒生长动力学服从JMAK方程。用分形子谱维数分析了分形结构扩散控制晶体生长动力学过程,揭示了其与经典化学反应动力学的不同,得出了反应动力学与分形结构的关系,通过实验数据拟合出分形子谱维数dS为1.2688。结果表明用分形结构扩散控制反应动力学理论来分析硼铝硅系透明玻璃陶瓷的晶化过程是行之有效的。     

白光LED用铽铕共掺镓酸锌微晶玻璃的制备、结构与发光性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了Tb3+/Eu3+共掺ZnGa2O4微晶玻璃,研究了热处理温度对材料显微结构的影响以及不同稀土离子掺杂材料的发光性能.结果表明干凝胶样品在800～900℃温度热处理后可得到透明的含尖晶石结构ZnGaO4微晶玻璃,在1000℃热处理时由于SiO2非晶基体晶化析出三方Zn2SiO4与六方SiO2晶相导致样品失透.在微晶玻璃中具有ZnGa2O4纳米晶到Tb3+与Eu3+的能量传递.在900℃热处理Tb3+/Eu3+∶ZnGa2O4微晶玻璃样品中,Tb3+与Eu3+分别发射绿光和红光,并与ZnGa2O4纳米晶发射的蓝光组合成近白光发射.     

晶核剂对白云鄂博东尾矿微晶玻璃析晶及性能的影响

以白云鄂博东尾矿及粉煤灰为主要原料,采用熔融法制备得到了CaO-MgO-Al2O3-SiO2 (CMAS)系特种微晶玻璃.制备流程包括熔融、退火、核化及晶化过程.基于X射线衍射和拉曼光谱研究了微晶玻璃的晶相结构及分子振动模式、借助于扫描电子显微镜及原子力显微镜对微晶玻璃的耐磨及断裂特性进行了表征;利用差热分析研究了共生晶核剂对微晶玻璃核化及晶化过程的作用机理.结论表明:随着尾矿含量的逐渐降低,微晶玻璃的析晶特性及性能先增强后减弱.微晶玻璃的耐磨性主要由晶相决定,其断裂特性属于沿晶断裂,热膨胀系数的变化规律与析晶特性相一致.     

热处理制度对LZAS系微晶玻璃析晶行为的影响

采用烧结法制备了Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2 (LZAS)系微晶玻璃.采用DTA曲线初步确定了LZAS系微晶玻璃的成核和晶化温度范围,再用传统方法确定其最佳热处理制度.分别研究了核化温度、核化时间和晶化温度对LZAS系微晶玻璃析晶行为的影响.此外,还对比分析了两步和一步热处理制度对此玻璃析晶行为的影响.研究结果表明:核化温度和核化时间严重影响LZAS微晶玻璃的结晶度,对析出物相种类影响较小;晶化温度对LZAS微晶玻璃析出晶体的种类、晶粒的大小和晶体尺寸的均匀性有重要影响;两步法和一步法热处理对析出晶相的种类和材料的微观结构影响不大,但经历两步法热处理析出晶体的数量更多;LZAS系微晶玻璃在热处理过程中产生了2种相变:方石英转化为β-石英固溶体,γⅡ-LZS转化为γ0-LZS.     

熔融法制备金尾矿微晶玻璃及性能研究

以金尾矿为主要原料,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.利用差热分析(DSC)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段对所制备的微晶玻璃进行了分析测试与表征,并研究了不同晶化温度对制得微晶玻璃的物相组成、微观结构及性能的影响.结果表明:在850～ 950℃下,随着晶化温度的提高,所制备微晶玻璃的性能均提高.确定较佳的晶化制度为950℃保温3h,所制备微晶玻璃的热膨胀系数、抗折强度及密度分别为68.7×10-7/℃,122 MPa和2.836 g/cm3.     

铁酸铋微晶玻璃的析晶行为及介电性能研究

采用整体析晶法制备了铁酸铋微晶玻璃,通过XRD、DSC、FT-IR、Raman、SEM与电性能测试,研究了不同熔融温度对微晶玻璃的物相组成、微观结构及介电性能的影响.研究结果表明,不同熔融温度的微晶玻璃由非晶态的Bi2O3、Fe2O3和晶态的BiFeO3、Bi2Fe4O9组成.在较低的熔融温度时,微晶玻璃中还存在晶态的Bi2O3.在较高的熔融温度时,存在Bi25FeO40相.1070℃熔融的微晶玻璃于600℃晶化12h后,晶粒尺寸均匀,相比于BiFeO3陶瓷具有更高的介电常数(～ 100),更低的介电损耗(～0.14).铁酸铋微晶玻璃特殊的结构降低了漏导电流,测得饱和的电滞回线,饱和极化强度为1.0 μC/cm2.     

可加工氟闪石玻璃陶瓷的制备

将氟云母晶体粉末直接与窗玻璃粉末混合后烧结,制备出可加工氟闪石玻璃陶瓷.研究了氟云母加入量对氟闪石玻璃陶瓷的析晶、组织、烧结性、可加工性和机械性能影响.结果表明,烧结时,氟云母与玻璃间发生了反应析晶.氟云母加入量少于20;质量分数,析出透辉石,超过质量分数35;析出氟闪石,超过质量分数80;,有部分氟云母被保留下来.随着氟云母加入量的增加,玻璃陶瓷烧结温度相应要提高,可加工性得到改善,但相对密度和抗压强度下降.加入量在35～40;质量分数、烧结温度在860～950℃之间所制备的氟闪石玻璃陶瓷具有较高的强度和良好的可加工性,可进行车削、钻孔、攻丝等机械加工.     

不同冷却方式黄磷炉渣微晶玻璃析晶动力学研究

以水淬黄磷炉渣和自然冷却态黄磷炉渣为研究对象,采用熔融法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃.通过差热分析、X射线衍射和扫描电镜,并利用修正后的Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程和Augis-Bennett方程,分析了不同冷却方式下黄磷炉渣制备微晶玻璃的析晶规律.结果表明:不同冷却方式对微晶玻璃的析晶行为有所不同,水淬黄磷炉渣微晶玻璃的析晶活化能E为352.609 kJ/mol,自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃的析晶活化能E为405.685kJ/mol;两种不同冷却方式的黄磷炉渣微晶玻璃的晶化机制均为三维体积晶化.水淬黄磷炉渣微晶玻璃中主晶相为硅灰石(CaSiO3)并含有少量的石英矿物;自然冷却黄磷炉渣微晶玻璃中主晶相为钙蔷薇辉石类(Ca(Mn2,Ca)Si2O6)和含铁硅灰石类固溶体((Ca,Fe) SiO3).以自然冷却渣制备的微晶玻璃性能优于水淬渣制备出的微晶玻璃.     

添加LCB玻璃的CSLST微波介质陶瓷低温烧结及其性能研究

采用传统电子陶瓷工艺制备了添加Li2CO3-CuO-B2O3(LCB)玻璃为烧结助剂的(Ca0.9375 Sr0.0625)0.3(Li0.5Sm0.5)0.7TiO3 (CSLST)微波介质陶瓷,并对其烧结特性、晶相组成和介电性能进行了系统的研究.结果表明:通过液相烧结,LCB玻璃能有效降低CSLST烧结温度至900℃.XRD分析结果显示添加LCB玻璃后材料中均产生了杂相.性能分析结果发现随着LCB添加量的增大,陶瓷的体积密度、介电常数εr、品质因数与谐振频率乘积Q×f呈现先上升后下降的趋势,频率温度系数Tf则单调降低.添加质量分数为12.5;的LCB玻璃的CSLST陶瓷在900℃下保温5h可以完全烧结,并具有最佳的微波介电性能:εr=77.7,Q×f=1845 GHz,Tf=21.35 × 10-6/℃.     

基础成分配比对白云鄂博尾矿微晶玻璃结构及性能的影响

以白云鄂博二次选后尾矿和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制备得到了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系尾矿微晶玻璃.制备流程包括熔融、退火、核化及晶化过程.其中玻璃熔融温度为1450℃,核化温度为720℃,晶化温度为850℃.利用XRD研究了基础玻璃成分配比对微晶玻璃结构的影响.结果表明基础玻璃成分配比直接决定微晶玻璃的主晶相形成.随着基础玻璃成分配比的变化,微晶玻璃可能形成辉石相、钙长石相、镁铁尖晶石相或磁铁矿相.当其他元素固定,CaO/MgO和CaO/Al2O3比值的减小会导致微晶玻璃由辉石相转变为镁铁尖晶石相和钙长石相.而当SiO2/CaO比值大于2时,主晶相则由辉石相转变为磁铁矿相.DTA测试结果表明CaO有利于析晶温度的降低,而MgO、Al2O3和SiO2相对提高了析晶温度.力学性能测试表明抗折强度、密度、耐酸碱度与微晶玻璃主晶相有直接关系.主晶相为辉石相的微晶玻璃具有更高的抗折强度、密度和耐酸性.     

ZnO-B2O3玻璃对0.95(Mg0.9Zn0.1)TiO3-0.05CaTiO3陶瓷烧结特性和微波介电性能的影响

采用传统的固相烧结工艺制备0.95(Mg0.9Zn0.1) TiO3-0.05CaTiO3陶瓷.研究了ZnO-B2O3玻璃掺杂对0.95(Mg0.9Zn0.1)TiO3-0.05CaTiO3陶瓷烧结特性、晶相成分、微观结构和微波介电性能的影响.适量的ZnO-B2O3玻璃掺杂能有效地降低烧结温度,促进致密化,从而提高微波介电性能.随着烧结温度的升高,密度、介电常数εr和Q×f值均达到最大值之后再逐渐减小.当ZnO-B2O3玻璃添加量为5wt;时,0.95(Mg0.9Zn0.1) TiO3-0.05CaTiO3陶瓷在1075℃烧结3h,获得最佳微波介电性能:εr=19.5,Q×f=62100 GHz,τf=-13 ppm/℃.     

热处理制度对透辉石微晶玻璃析晶与导热性能的影响

以SiO2、CaO和MgO为主要原料,采用传统高温熔融工艺制备了基础玻璃,并通过一步析晶热处理工艺制备了透辉石微晶玻璃.利用X射线衍射仪、电子扫描显微镜和激光导热仪分别研究了热处理温度和时间对透辉石微晶玻璃析晶和导热性能的影响.结果表明:随着热处理温度的升高,微晶玻璃的结晶度增加,晶粒尺寸增大,导热系数先增大后减小;随着热处理时间的延长,微晶玻璃的晶粒尺寸增大,导热系数先增大后减小.当热处理温度890℃,热处理时间120 min,升温速率为10℃/min,微晶玻璃晶粒尺寸为0.3～0.4μm,结晶度为79;,导热系数达到最大值2.59 W/(m·K).     

热处理温度对Na2O-K2O-ZnO-SiO2微晶玻璃析晶行为和性能的影响

以P2O5为形核剂制备了Na2O-K2O-ZnO-SiO2 (NKZS)透明微晶玻璃,研究了热处理温度对NKZS微晶玻璃的析晶行为、可见-近红外透过率和抗弯强度的影响.结果表明,在NKZS玻璃中,表面析晶和体积析晶同时存在.热处理温度低于750℃时,NKZS微晶玻璃表面析晶较显著,抗弯强度随热处理温度的升高而明显增强,可见-近红外透过率随热处理温度变化较小;温度高于750 ℃时,主要为体积析晶,其力学性能和可见-近红外透过率随热处理温度升高急剧降低.