P_2O_5影响Na_2O-B_2O_3-SiO_2系玻璃结构与性质的特殊性

本文通过不混溶温度的确定,分相玻璃沥滤速率的测定以及NMR定量分析,研究了P_2O_6对Na_2O-B_2O_3-SiO_2系统玻璃结构和沥滤性质的影响。结果表明,P_2O_5在很大程度上促进钠硼硅分相玻璃的沥滤并非压抑“硼反常”所致,而是由以下三种因素综合作用的结果:(1)P_2O_5促进了钠硼硅玻璃的分相,使连通富硅相骨架尺寸增大;(2)P_2O_5的加入使富硅相骨架间隙中沉积的SiO_2量减少,减小了可溶相扩散阻力;(3)P_2O_5也使可溶相的溶解速率加快。     

Li2O—P2O5—MnO2系统玻璃的光谱学研究

做了Li_2O—P_2O_5—MnO_2系统玻璃的形成实验,结果表明该系统玻璃有很大的形成范围.P_2O_5含量为25mo1%仍可形成玻璃.用Raman光谱,红外光谱和可见光谱分析了该系统玻璃的结构,锰的价态和配位数.研究了该系统玻璃在可见区内光吸收与组成之间的关系.讨论了该系统中玻璃中锰的价态、配位数与着色.Mn~(2+)离子使玻璃着浅黄色,以六配位八面体存在,Mn~(3+)使玻璃着紫、蓝紫或褐色,主要是六配位.但是,随着Li_2O含量增加,锰氧键将具有更多的共价键成分.     

TiO_2、ZrO_2和P_2O_5对ZnO—Al_2O_3—SiO_2系玻璃晶化过程的影响

应用热谱分析、X射线衍射、电子显微镜和X射线能谱及红外吸收光谱等实验技术研究了TiO_2、ZrO_2和P_2O_5三种晶核剂对组成为12(MgO+CaO+BaO)·30.2ZnO·6.6·Al_2O_3·51.2SiO_2玻璃晶化过程的影响。讨论了分相与析晶关系和三种晶核剂的作用机理。三种晶核剂能明显改变基础玻璃的析晶温度、初晶相和析晶程序并影响晶化后的相组成、组织结构及性质。三者都是通过影响玻璃分相而对晶化过程起作用的,但具体作用机构各不相同。     

研究某些CaO—Al2O3—SiO2系玻璃的晶化过程

本文通过X射线衍射、红外光谱、差热分析和扫瞄电镜等方法研讨了CaO/SiO_2比、R_2O和部分RO对CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃晶化过程的影响,分析了CaO-Al_2O_3-SiO_2系结晶质玻璃的晶化过程.     

R_2O_3(R=Al,B)对含磷硅酸盐乳浊玻璃显微结构和热膨胀行为的影响

采用传统的熔融法制得了含P_2O_5的硅酸盐乳浊玻璃,利用XRD、SEM和EDS等手段研究了玻璃乳浊机理和微观结构,并且讨论了Al_2O_3和B_2O_3相对含量对显微结构和热膨胀系数的影响.结果表明:采用P_2O_5为乳浊剂,可以得到乳浊效果明显的硅酸盐系统乳浊玻璃,玻璃的乳浊是由亚稳分相的不稳分解造成的;用3wt% B_2O_3取代Al_2O_3后,玻璃试样析出少量晶体,第二相颗粒的尺寸变得不均匀,热膨胀系数变大.     

花岗岩废渣微晶玻璃的析晶过程

以花岗岩废渣为主要原料制备了微晶玻璃。采用差示量热扫描分析、X射线衍射分析、扫描和透射电子显微镜、能量色散X射线谱等分析技术,对其析晶过程进行了研究。结果表明:基础玻璃中发生液液分相,呈现微乳浊状,形成了富Si~(4+)、Al~(3+)相和富P~(5+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Ti~(4+)相。基础玻璃经740℃核化处理60 min后,两相之间离子发生迁移,Ti~(4+)含量比由1.96变为2.85,P~(5+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)均富集于富Ti~(4+)相,为Ti O_2晶核剂在相界面处的成核以及含钛辉石初晶相的析出提供了有利的先驱条件。晶化过程中,玻璃依次析出亚稳的含钛辉石相和镁橄榄石;延长晶化时间,主晶相由亚稳的含钛辉石逐渐向稳定的透辉石转变。740℃核化60 min、950℃晶化120 min的样品,其四点抗弯强度达70.19 MPa。     

若干网络形成体对Bi系玻璃形成及性能的影响

本文研究了添加少量B_2O_3,Sio_2和P_2O_5等玻璃网络形成体对Bi-Sr-Ca-Cu-O系统玻璃形成能力、稳定性和性质的影响。结果表明:Bi在Bi系玻璃中主要以[BIO_3]三配位形式存在,该玻璃呈逆玻璃状态;晶化热处理后主晶相为85K的2212低温超导相,未发现110K的2223高温相;引入少量B_2O_3,SiO_2和P_2O_5能明显提高玻璃形成能力和稳定性,改变析晶程序,促进2223高温相生成;当同时加入少量Sb_2O_3时,则会降低玻璃熔融温度,加速2223高温相生成,改善其电磁性能。从玻璃结构和2223相形成机理对上述结果作了解释。     

ZrF4—BaF2—LaF3—ZnF2系统玻璃的析晶行为和动力学

用DTA和XRD分析、TEM观察，IR光谱以及等温和不等温DSC等方法，研究了61．5ZrF4.(31-m)BaF2·7．5LaF3·mZnF2玻璃（m=0-6%(mol))的晶化过程和析晶动力学。结果表明：该系列玻璃是由分相导致整体析晶，DTA曲线上的Tc1峰为β-BaZrF6和β－BaZr2F10晶相的共同析晶峰，DTA曲线上的Tc2峰为LaF3·2ZrF4晶相的析出峰和β－BaZrF6→α-BaZrF6多晶转变峰；玻璃的析晶动力学过程可以用JMA方程来描述；以适量的ZnF2取代BaF2可使玻璃的形成能力有所改善。     

MgO—Al2O3—SiO2系统玻璃的表面晶化

本文采用DTA、XRD,SEM等测试手段详细地研究了MgO-Al_2O_3-SiO_2系统玻璃的表面晶化过程。发现在玻璃的自由表面层中析出了密集的β石英固溶体结晶粒子,靠近该结晶粒子群的玻璃相中有大小为500—1000(?)的球形分相粒子群出现,其数量随表面深度的增加逐渐由密集、连续的分布过渡为呈指数规律减小的分布状态,而且分相粒子的大小与深度无关。而研磨表面的结晶层则由α堇青石、β石英固溶体、透锂长石型MgO·Al_2O_3·SiO_2晶体三种晶相组成,并呈树枝状向玻璃内部长大,靠近结晶层的玻璃相中也没有球形分相粒子群出现。在950℃下热处理的玻璃中,β石英固溶体和MgO·Al-2O_3·SiO_2晶体的析出量均随热处理时间的延长有极大值出现,而α堇青石的析出量则一直随时间的延长而增大。     

P2O5含量对Al2O3-SiO2-P2O5系统玻璃结构和析晶性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备Al2O3-SiO2-P2O(5ASP)系统玻璃,用原位晶化法获得了磷酸盐微晶玻璃;用IR、DSC、XRD、SEM等测试方法表征了玻璃结构及析晶性能,讨论了P2O5含量对ASP玻璃结构和析晶性能的影响。结果表明:P2O5含量在35～50%能形成稳定的ASP玻璃。在磷含量较低时,玻璃结构中的P5 主要以不含P=O双键的[PO4]四面体形式存在,P2O5含量较高时,结构中的P-O-键削弱,P=O双键加强,P5 部分以含P=O双键的[PO4]四面体形式存在。随着P2O5含量的增加,玻璃稳定性变差,析晶趋势增强;晶化后的玻璃以AlPO4为主晶相,同时含有少量的Al(PO)3晶相,当晶化温度由650℃升高到800℃时,晶相含量增加并出现YPO4晶相。     

P_2O_5和B_2O_3对CaO—MgO—Al_2O_3—B_2O_3—SiO_2—P_2O_5—F系统玻璃分相行为的影响

对玻璃液相分离现象的研究是十分有意义的。过去在一些简单系统中已开展了大量深入研究。相比之下,对复杂多元系统的研究还很不够。CaO-MgO-Al_2O_2-SiO_2-P_2O_5-F系统是一个无碱多元系统,它具有显著的二液分离倾向。本工作根据TEM和DTA的实验结果,讨论了P_2O_5和B_2O_3两组分对该系统分相行为的影响,为了解多元系统中玻璃的分相规律提供了新的实验结果。     

PbO-Fe2O3-P2O5系统半导体玻璃的电导性能研究

研究了(0.4-x)PbO—xFe2O3—0.6P2O5半导体玻璃的电导性能。首先熔制了SF系列玻璃,测定了玻璃的氧化还原指数和电导率,并计算了铁离子浓度和铁离子的平均距离。讨论了玻璃组成、熔制条件以及氧化还原指数对电导的影响,揭示了它们的电导性质不仅与组成有关,而且与铁离子的氧化-还原状态有关。随着熔制温度的升高,氧化还原指数提高,从而使电导增加。研究表明,该半导体玻璃的电导机制符合Mott的小极化子跳跃理论。     

添加SiO_2对PbO－Bi_2O_3－B_2O_3玻璃结构和荧光性能的影响

研究了添加ＳｉＯ＿２对ＰｂＯ－Ｂｉ＿２Ｏ＿３－Ｂ＿２Ｏ＿３玻璃结构和荧光性能的影响，发现用ＳｉＯ＿２取代部分Ｂ＿２Ｏ＿３时，［ＳｉＯ＿４］四面体与［ＢＯ＿３］三角形相连接并进入玻璃的结构网络中。随着ＳｉＯ＿２引入量的增加，８＿２Ｏ＿３的减少，玻璃结构更紧凑，密度增加。发射光谱表明，玻璃的最大发射峰位置随ＳｉＯ＿２的引入而向长波方向移动。     

直流电场诱导下TeO2-Nb2O5-BaO-AgCl 系统玻璃的纳米晶析出研究

非线性光学玻璃材料在光电领域中具有广泛的应用前景,而纳米晶掺杂的非线性光学玻璃材料因其较高的三阶非线性效应已成为目前研究的热点。本文主要研究了直流电场诱导下TeO_2-Nb_2O_5-BaO-AgCl系统玻璃的纳米晶析出研究。研究结果表明,因BaO对铌碲酸盐玻璃系统链状网络结构的完善作用,能够较好地抑制TeO2、铌碲酸盐等与玻璃基体相关晶体的析出,使得TeO_2-Nb_2O_5-BaO-AgCl系统玻璃在适当的热处理条件下能够析出单一完整的AgCl晶体。同时,外加辅助电场能够促进铌碲酸盐系统玻璃的成核和晶化,并且能够较好地控制纳米晶体的析出,为今后制备高性能的纳米晶掺杂铌碲酸盐玻璃打下了良好的基础。     

铁对R_2O-CaO-gO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃微晶化的影响

就石材锯切粉在微晶玻璃中应用的主要问题—铁对析晶的影响展开研究。结果表明,少量铁(＜2mol%)的引入,可能引起析晶参数的升高,但外加铁含量超过2mol%时均可降低析晶参数,并使起始析晶至析晶峰的温度区间(Tp-Tg)变窄；外加铁量＜2mol%时,不同含铁量配方的(Tp-Tg)区间重叠显著,可以采用同一温度晶化处理；配方含铁与否对主晶相没有明显影响,但影响玻璃的析晶能力,铁含量＜2mol%时,使玻璃体析晶能力增加,接近或大于3mol%时,玻璃析晶能力降低；微粉制备微晶玻璃可以大幅度缩短晶化时间。     

氟磷灰石-氟金云母微晶玻璃的生物活性研究

通过模拟细胞外液浸泡及动物骨内种植的方法研究了氟磷灰石-氟金云母微晶玻璃的生物活性机理。借助于SEM/EDAX,薄膜XRD,IRRS及原子吸收光谱分析等技术,研究了该微晶玻璃在生理环境中表面羟墓碘灰石层的形成过程。根据微晶玻璃中主晶相种类、显微结构特点及溶液中各离子的浓度等讨沦了羟基碑灰石层的形成机理。认为微晶玻璃中残余玻璃相的Ca~(2+)溶出及溶液相对于羟基磷灰石的过饱和状态,对材料表面羟基碑灰石层的形成具有重要意义。形成的羟基磷灰石层具有较低的结晶度,它是由最初的无定形态含水富CaO,P_2O_5薄层晶化转变而成。     

Glass Crystallization Research — A 36-Year Retrospective. Part I,Fundamental Studies

Over the past 36 years, our research has mainly focused on the crystallization kinetics and properties of glasses and glass-ceramics. A sampling of the most conclusive papers are reviewed here and include the following topics: the effects of liquid phase separation on crystal nucleation; tests and development of models of crystal nucleation, growth, and overall crystallization; metastable phase formation; surface crystallization; glass stability against devitrification; glass-forming ability; possible correlations between the molecular structure and the nucleation mechanism; sintering with concurrent surface crystallization; and diffusional processes that control crystallization. We conclude that despite significant advancement in the knowledge about several aspects of phase transformations in glasses that resulted from our own research and of other groups, which is not described in this review, glass crystallization remains an open, rich field to be explored.