掺钕锂铝硅玻璃陶瓷制备和发光性能研究

采用传统熔融及退火技术,引入合适的添加剂于相对低温下成功制备出掺钕锂铝硅玻璃,通过控制成核和析晶工艺制备出锂铝硅玻璃陶瓷。采用差热分析、X射线衍射、扫描电镜、紫外可见近红外分光光度计和荧光光谱仪对材料进行表征。三个发光谱带中心波长位于890 nm,1065 nm和1330 nm处,分别对应于4F3/2→4I9/2,4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2跃迁。玻璃陶瓷晶相及晶粒大小对Nd3 离子发光性能影响很大。当Nd3 离子进入晶粒尺寸为10~20 nm的β--锂霞石固溶体时,发光强度与基质玻璃相比明显增强,在1065 nm处的受激发射截面iσn达1.931×10-21cm2,比基质玻璃受激发射截面提高了约8%。当β--锂霞石固溶体晶粒尺寸接近可见光波长时钕离子发生荧光猝灭。而当β--锂霞石固溶体晶型转变为β--黝辉石固溶体时,荧光猝灭消失。     

P2O5对Li2O-SiO2-Al2O3-K2O-ZnO体系微晶玻璃析晶性能的影响

采用差热分析、X射线衍射及扫描电镜分析手段研究了P₂O₅对Li₂O-SiO₂-Al₂O₃-K₂O-ZnO体系牙科微晶玻璃析晶性能的影响, 并确定了P₂O₅的最适含量. 结果发现P₂O₅是该玻璃体系的有效成核剂, 未添加P₂O₅的玻璃体系成核密度低, 热处理后不能形成微晶体, 且主晶相为硅酸锂; 添加P₂O₅使玻璃在热处理后形成以二硅酸锂为主晶相的微晶玻璃. 该玻璃体系中添加4.5 wt%的P₂O₅可以得到较高体积含量和理想显微结构的牙科二硅酸锂微晶玻璃. P₂O₅含量为6 wt%的基质玻璃发生乳浊, 呈不透明的乳白色.     

独居石微晶玻璃中玻璃相含量的红外光谱定量测定

独居石微晶玻璃由偏磷酸盐玻璃和独居石两相组成。玻璃和独居石的红外吸收谱带彼此不相重叠,且1275和616cm~(-1)谱带的吸收强度随玻璃相的含量变化而变化。两谱带的对数吸光度比值与玻璃相含量(w％)的相关系数r=0.9975,其回归方程为y=48.356 25.93x。合成独居石的IR谱中952和616cm~(-1)谱带的吸光度比值也随不同的Ce_2O_3/La_2O_3比值规律变化。其r=0.9917,回归方程为y=0.2211exp(0.0221x)。高的相关性表明IR技术可在磷酸盐微晶玻璃物相定量分析中得到实际应用。     

Crystallization of Gels in the Apatite-Mullite System

Crystallization processes in gels of the apatite-mullite system were studied to obtain information for the synthesis of bioglass-ceramics and composite materials. SiO2-sol, Al(NO3)3·9H2O, Ca(NO3)2·4H2O, (NH4)3PO4·3H2O and CaF2 were used as precursors. CaF2 was added before and after gelation. Mixtures of mullite gel-glass and fluorapatite in the range 10 to 90 mol% were investigated for synthesis of composites. All the samples were heat treated at different temperatures in the range 950–1250°C and the structural changes were established using X-ray diffraction and IR-spectroscopy. When the gels were treated at 1050°C and at 1150°C, the main crystalline phases found were fluorapatite and mullite independent of the CaF2 content and the manner of its addition. At 1250°C the relative amounts of fluorapatite and mullite decrease and gehlenite appears. Composite materials containing fluorapatite and mullite as main crystalline phases can be obtained only when the content of mullite gel-glass in the initial mixture is more than 60 mol%.     

提高能量上转换效率的实验探讨

通过以TeO₂,GeO₂,ZnF₂,SiO₂,PbF₂等为主体的氟氧化物玻璃陶瓷基质材料的研究提出了提高上转换效率的某些条件.选择低声子能量的基质,且基质的M系数接近稀土离子的M系数的氟氧化物基质材料是高效上转材料的基础,选择激发光光子能量与稀土离子、敏化稀土离子能级匹配是高效上转换材料的必要条件.为设计研究稀土掺杂能量上转换材料提供了有理论和应用价值的结果. 关键词： 能量上转换 氟氧化物玻璃陶瓷 稀土掺杂     

Li2O-Al2O3-GeO2-P2Os微晶玻璃的微观结构和离子电导率

采用传统熔体冷却法制备了Li3-xAl2-xGex(PO4)3(x=1.1～1.9)体系玻璃,并通过热处理工艺获得了高电导率的微晶玻璃.通过XRD、TEM和交流阻抗等测试方法,研究了该系微晶玻璃的物相组成、微观形貌和锂离子电导率.结果表明:该系统微晶玻璃析出导电主晶相为LiGe2(PO4)3,杂质相为AlPO4和GeO2.当x=1.5时,由于导电主晶相LiGe2(PO4)3晶粒充分长大、分布均匀,所制备微晶玻璃的室温锂离子电导率最高(5.72×10-4 S·cm-1),可以满足全固态锂离子电池对电解质高室温电导率的要求.     

铈、钐掺杂YAG微晶玻璃制备及光谱性能

以Y2O3-A l2O3-S iO2-L i2O-K2O-Na2O玻璃作为Ce,Sm掺杂基质玻璃,制备出白光LED用YAG:Ce和YAG:Ce,Sm微晶玻璃。利用X射线衍射、荧光光度计对微晶玻璃的晶相、光谱性能及荧光寿命进行了研究。结果表明:掺杂铈或铈钐共掺杂基质玻璃在1400℃热处理得到的几乎是纯YAG晶相;并且YAG:Ce和YAG:Ce,Sm微晶玻璃在454 nm有特征激发峰,说明它们能被蓝光芯片有效激发;在蓝光芯片激发下,YAG:Ce微晶玻璃在480~700 nm产生有效发射,发射光谱中心波长531 nm,同时铈钐共掺微晶玻璃在566,602,615,650 nm都有窄的发射峰,可以提高LED s的显色性、降低色温;此外,浓度掺杂实验表明钐的较好掺杂浓度范围是Ce:Sm为10∶2~10∶10;YAG:Ce和YAG:Ce,Sm微晶玻璃的荧光衰减曲线表明,YAG:Ce微晶玻璃的荧光寿命要长于YAG:Ce,Sm微晶玻璃。     

氧化钇对高速CBN砂轮用陶瓷结合剂玻璃料性能的影响

在CaO-Al2O3-SiO2(CAS)系统微晶玻璃中引入稀土氧化物Y2O3,制备出用于高速CBN砂轮的微晶玻璃结合剂。结合DTA,XRD,SEM等检测手段,研究了Y2O3的加入对微晶玻璃结合剂微观结构及其性能的影响。结果表明:随Y2O3含量的增加,微晶玻璃结合剂的耐火度降低,流动性增大。当Y2O3含量为0.8%(质量分数)时,钙铝硅系微晶玻璃结合剂具有最佳的力学性能(显微硬度753.26 MPa,抗折强度167.50 MPa,磨耗比1∶8.23)。加入Y2O3会影响玻璃的析晶性能,当加入Y2O3为0.8%时,促进析出新晶相Li2Al2SiO10和β-石英,尺寸大小约为0.2～1μm,其具有致密的微观结构,利于用于作CBN砂轮的结合剂。     

Fe2O3对CaO-Al2O3-MgO-SiO2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响

采用熔融法,利用纯化学试剂制备了CaO-A12O3-MgO-SiO2 (CAMS)系微晶玻璃,利用DTA、XRD、拉曼光谱仪等研究了Fe2O3对微晶玻璃析晶特性的影响规律,微晶玻璃的物化性能由抗折强度、杨氏模量、剪切模量、泊松比、维氏硬度等进行评价.结果表明,微晶玻璃的析晶特性随着Fe2 O3含量的增加而增强,对应母体玻璃中首先出现富铁相,进而促进辉石主晶相的析出.微晶玻璃的断裂特性及裂纹扩展方式均随析晶度的提高得到明显改善.但过量的Fe2O3添加则对微晶玻璃的析晶特性无明显影响,反而降低了玻璃相的致密性.微晶玻璃的耐酸性、抗折强度、杨氏模量及剪切模量均呈现先增加后降低的趋势,微晶玻璃的Fe2 O3含量为6.6wt;时综合性能最优.     

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.