亚微米Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃制备

本文利用DTA、XRD和SEM对Li2O-Al2O3-SiO2(以下简称LAS)微晶玻璃核化晶化热处理制度及氟离子在该玻璃体系中的作用进行研究.通过分析得出:含氟LAS玻璃核化温度和晶化温度分别为620℃和710℃,比相同组份的不含氟Li2O-Al2O3-SiO2玻璃核化、晶化温度分别降低了40℃和160℃左右;引入氟离子明显降低LAS玻璃析晶温度,系统的活化能降低约54kJ/mol,当含氟LAS玻璃的核化时间为1h、晶化时间为4hrs,平均微晶颗粒尺寸在50nm左右.     

晶核剂及热处理对锂铝硅系微晶玻璃晶化和性能的影响

采用差热分析法研究了LAS玻璃的析晶动力学,讨论了4.5wt%TiO2和2wt%TiO2 2.5 wt% ZrO2两种晶核剂对该系统玻璃晶化过程的影响.通过正交实验确定了玻璃晶化的最优热处理制度,并研究了热处理对微晶玻璃的晶相、显微结构及热膨胀性能的影响.结果表明:与采用TiO2单一晶核剂相比,采用TiO2 ZrO2复合晶核剂的玻璃析晶活化能E降低,晶化指数n加大,体积析晶趋势增大.热处理制度能控制晶相的析出,析晶初始温度下首先析出的晶体为β石英固溶体,晶化温度升高转变为β锂辉石固溶体,可以使样品的热膨胀性能符合要求,最优的热处理制度(使热膨胀系数最小)为:核化温度720℃,核化时间1.5小时,晶化温度810℃,晶化时间2.5小时.     

La3+、Nd3+稀土离子掺杂对电路基板用锂铝硅微晶玻璃性能的影响

通过烧结法制备La3+和Nd3+掺杂的锂铝硅微晶玻璃,结合DSC、密度、热膨胀、SEM等检测技术研究了热处理和稀土离子掺杂对LAS微晶玻璃力学和电学性能的影响。结果表明:在640℃核化保温30min、940℃晶化保温2.5h可得到晶粒细小、力学强度和介电性能优良(ε=5.1～7.0,tanδ<0.005,10MHz),的微晶玻璃。同时稀土离子的加入产生的钉扎作用可以细化晶粒,进一步优化提高微晶玻璃的力学性能。     

MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的制备及性能研究

采用高温熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃,采用DTA、XRD等对试样的热处理工艺和力学性能进行了分析,详细讨论了晶化温度、晶化时间、核化温度及核化时间对该系微晶玻璃力学性能及显微结构的影响。结果表明,对于实验研究的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃,于600℃核化处理4h,于1100℃晶化处理2h,可以得到具有较好性能的堇青石基微晶玻璃,其抗弯强度可达182MPa。     

含磷Li_2O-Al_2O_3-SiO_2超低膨胀透明微晶玻璃的析晶机理

采用示差扫描量热法、X射线和扫描电镜等研究含磷和无磷Li_2O-Al_2O_3-SiO_2(LAS)低膨胀透明微晶玻璃的析晶动力学和晶化过程,分析P_2O_5对LAS微晶玻璃晶化过程和微观结构的影响。结果表明:P_2O_5可以影响玻璃的玻璃分相和晶体相转变过程。一方面P_2O_5可以作为很好的晶核诱导剂,诱导核化需要的两相分离,有利于晶体的成核和长大;另一方面会增加结晶活化能(E),使玻璃网络结构重排困难,并存在α-锂辉石向β-锂辉石得转变过程,抑制晶粒生长。     

SiO2-Al2O3-P2O5系透明微晶玻璃的制备及表征

采用熔融及分部晶化法制备出掺钕SiO2-A12O3-P2O5系微晶玻璃．采用差热分析、X射线衍射及荧光光谱仪对材料进行表征。结果表明，在490-590℃保温2-4h，而后在600-700℃保温5-7h，可制得主晶相为AlPO4的透明微晶玻璃，由于Nd^3＋在热处理后富集在晶相中，使荧光光谱线在1054nm处峰值比原始玻璃强度大。     

钙铁硅铁磁体微晶玻璃热处理制度的研究

使用XRD、DTA、VSM等分析测试手段对在还原气氛下含少量B2O3、P2O5钙铁硅微晶玻璃的热处理制度进行了较深入的研究。研究发展，预核化处理对于钙铁硅微晶玻璃的晶化无明显作用。900℃作为钙铁硅微晶玻璃的晶化温度较适宜，晶化时间宜8h以上。     

K2O对LZAS微晶玻璃微观结构及热膨胀性能的影响

采用DTA、XRD、SEM、TEC(热膨胀系数)等分析手段研究了加入K2O前后LZAS系统微晶玻璃的微观结构和热膨胀性能.结果表明,650℃晶化时,试样析出γⅡ-LZS和方石英晶体;725℃时,γⅡ-LZS逐渐转变为γ0-LZS晶体,并且出现β-石英固溶体;800℃时,β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体,晶粒尺寸逐渐长大.制得微晶玻璃的热膨胀系数在(50～130)×10-7℃-1(20～500℃)之间,其大小取决于晶相的种类和含量.并且K2O的加入降低了玻璃的转变温度、粘度,抑制了玻璃的析晶倾向,增大了微晶玻璃的热膨胀系数.     

BaO-MnO-B2O3-SiO2密封玻璃与SS410连接极材料之间的化学相容性研究

制备了一系列BaO-MnO-B2O3-SiO2玻璃,通过DIL、XRD、SEM研究了其热膨胀行为、玻璃态转变、析晶行为及其与SS410金属连接极材料之间的反应。结果表明:所得密封玻璃的热膨胀系数约为10×10-6 K-1,与YSZ电解质材料和SS410金属连接极材料较为匹配,所得玻璃在800℃保温10h之后,生成了Ba5Si8O21相为主的微晶玻璃。玻璃的析晶对于密封玻璃与SS410连接极材料之间的化学相容性具有显著影响,析晶之后,玻璃与SS410之间的反应现象减弱。玻璃在N2气氛下进行预析晶处理,形成微晶玻璃之后,与SS410之间的反应显著减少。本研究所得的BaO-MnO-B2O3-SiO2密封玻璃在完成封接之后,在700℃保温100h,能够保持良好的密封效果。     

LAS系统微晶玻璃的制备及析晶研究

采用烧结法和溶胶-凝胶法制备了LAS系统微晶玻璃,并研究了其析晶性能。结果表明,烧结法制备的样品中晶粒尺寸为100～150nm,分布均匀,主晶相为β-锂辉石相,另外含有少量的Moganite石英相,溶胶-凝胶法制备的样品中晶粒尺寸为10～60nm,分布均匀,样品中存在Al2O3和LiAlO2相,而SiO2没有结晶,形成玻璃体。核化温度为600℃、晶化温度为680℃时,微晶玻璃的结晶效果比较好。     

氟硅酸盐微晶玻璃的热膨胀性能研究

氟硅酸盐微晶玻璃的热膨胀性能主要取决于微晶玻璃的晶相组成及其相对含量．透辉石结晶相的含量增加使微晶玻璃的热膨胀系数降低,与此相反碱镁闪石结晶相的含量增加却使微晶玻璃的膨胀系数增加．K2O－MgO－SiO2－CaF2系统氟硅酸盐微晶玻璃的最小热膨胀系数为：78．4×10－7（20～300℃）;最大热膨胀系数为：85．6×107（20～300℃）．     

锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究

以TiO₂、ZrO₂为形核剂制备了透明低膨胀锂铝硅系微晶玻璃, 通过测定其等温转变动力学曲线,讨论锂铝硅玻璃析晶及相变与热处理温度和时间的关系, 并采用DTA、XRD和SEM等方法研究锂铝硅微晶玻璃结构和性能的热稳定性. 结果表明, 以β-石英固溶体为主晶相的透明微晶玻璃能在750~900℃较宽的温度范围和较长的时间内保持主晶相和结构的稳定, 850℃保温5h仍具有较高的透光率和极低的热膨胀系数, 性能具有很好的高温稳定性. 材料结构和性能的稳定性均源自钛锆复合形核剂较高的形核效率.     

CaO掺杂对镁铝硅系微晶玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备镁铝硅系微晶玻璃,研究了CaO掺杂对晶相组成、微观形貌以及抗弯强度、热膨胀系数、介电性能的影响,并基于Arrhenius恒定升温速率模型计算出烧结活化能。结果表明,由于Ca原子进入玻璃网络中,CaO加入有效降低玻璃的软化点及析晶温度,改变玻璃的析晶倾向,同时显著降低烧结活化能,并促进微晶玻璃的烧结过程。次晶相(MgAl_2Si_3O_(18))_(0.6)的增加导致微晶玻璃的热膨胀系数提高,而抗弯强度的提升与体积密度的增大及高热膨胀相产生的内应力有关。当CaO掺杂量为3%(质量分数)时,在950℃烧结获得最佳性能:抗弯强度为152 MPa、热膨胀系数为3.52×10~(-6)/℃、介电常数为5.89、介电损耗为1.85×10~(-3)。     

IT-SOFC硼酸盐玻璃体系封接材料的制备与性能研究

基于B2O3-CaO-BaO-Al2O3-SiO2-La2O3体系制备了BCAS微晶玻璃封接材料,利用X射线衍射定性分析、差热分析、热膨胀仪分析等手段对其进行了表征.热膨胀系数(TEC)为10.41×10-6K-1,与电解质YSZ的热膨胀系数(10.2～10.8)×10-6K-1相接近.玻璃转变温度T8值为638℃,在768～852℃之间有一个强的放热峰.700℃时其主晶相为BaAl2 Si2 O8,800℃时以钡长石为析出的主晶相,900℃时析出单一的BaAl2Si2O8相及少量的BaSiO3相.封接材料的电阻随温度升高而减小,在650～800℃之间,阻抗值均在104～105Ω·cm2范围内,离子跃迁活化能为101.38 kJ/mol.其高温浸润性研究表明BCAS1微品玻璃封接材料可用于IT-SOFC对电解质YSZ的封接.     

中钛型含钛高炉渣制微晶玻璃及其性能研究

以中钛型含钛高炉渣为主原料制备微晶玻璃,利用渣中的TiO2作晶核剂.采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术研究了含钛高炉渣用量的变化对基础玻璃晶化、微晶玻璃性能的影响.结果表明,渣中适量的TiO2对玻璃晶化有较好的促进作用.渣用量较低时制得的微晶玻璃的主晶相为硅灰石,但当渣用量超过70％时,主晶相发生变化,变为钙铝黄长石等长石类矿相.中钛型含钛高炉渣用量为63％左右时,制得的微晶玻璃晶相含量合适,性能最好.此时采用的热处理制度为:核化温度720℃,保温1h,晶化温度945℃,保温2h,制得的微晶玻璃抗弯强度为121.68MPa,显微硬度为7.81 GPa.     

基于有限元法模拟微晶玻璃的微晶化加热过程

以CaO-Al_2O_3-SiO_2系基础玻璃为研究对象,基于ANSYS有限元分析对基础玻璃微晶化过程进行了数值模拟,得到了基础玻璃内部中心点和端点温度场随时间的变化曲线方程。结果显示,在从室温加热到核化温度阶段(25~780℃)和从核化温度加热到晶化温度阶段(780~1 080℃),基础玻璃内部的中心点温度和端点温度值随时间变化与指数方程拟合度较高。为防止在加热过程中温度场中有较大的温度梯度分布和热应力的产生,在25~780℃阶段的升温速率应控制在2~4℃/min;在780~1 080℃阶段的升温速率应控制在0~2℃/min。通过差热分析和X射线衍射等分析手段对以3℃/min的升温速率升至核化温度(780℃)后又以1℃/min的升温速率升至晶化温度(1 080℃)后制得的CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃进行了实验验证,得到了主晶相为硅灰石(CaSiO_3)和含铁硅灰石类固溶体((Ca,Fe)SiO_3)且性能优异的微晶玻璃。     

Cr2O3对尾矿氟金云母微晶玻璃电学性能和切削性能的影响

以金尾矿为主要原料,采用传统熔融法制备尾矿氟金云母微晶玻璃。利用DSC、XRD、SEM等检测手段,对尾矿氟金云母微晶玻璃的组织结构、电学性能、加工性能进行研究。实验结果表明:以Cr_2O_3为晶核剂,650℃核化2 h,860℃晶化3 h,可制备主晶相为KMg_3(Si_3AlO_(10))F_2的氟金云母微晶玻璃。随着Cr_2O_3含量增加,其晶体交错程度增大,径厚比达73。常温下,尾矿微晶玻璃体积电阻率达10~(12)Ω·m,而温度达到600℃时,尾矿微晶玻璃体积电阻率为10~6Ω·m;常温100 kHz时,尾矿微晶玻璃的介电常数为8.79～9.64,介电损耗为10~(-3)。随着Cr_2O_3含量增加,材料硬度逐渐下降后达到稳定,材料切削性能先增强,之后趋于稳定,基于材料硬度计算所得的切削性大于0.032。     

中钛型含钛高炉渣制微晶玻璃及其性能研究

以中钛型含钛高炉渣为主原料制备微晶玻璃,利用渣中的TiO_2作晶核剂。采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术研究了含钛高炉渣用量的变化对基础玻璃晶化、微晶玻璃性能的影响。结果表明,渣中适量的TiO_2对玻璃晶化有较好的促进作用。渣用量较低时制得的微晶玻璃的主晶相为硅灰石,但当渣用量超过70%时,主晶相发生变化,变为钙铝黄长石等长石类矿相。中钛型含钛高炉渣用量为63%左右时,制得的微晶玻璃晶相含量合适,性能最好。此时采用的热处理制度为:核化温度720℃,保温1h,晶化温度945℃,保温2h,制得的微晶玻璃抗弯强度为121.68 MPa,显微硬度为7.81GPa。     

玻璃冷却速率对锂铝硅微晶玻璃晶化行为和结构的影响

玻璃成型过程中冷却速率对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)微晶玻璃的晶化行为及其结构均匀性具有重要影响. 有限元分析表明, 10 mm厚玻璃冷却速率显著低于2 mm厚玻璃, 冷却15 s以上玻璃的中心温度仍高于700℃, 对应的基础玻璃极易出现“析晶结石”. 利用DTA、IR、SEM等技术分析不同厚度LAS玻璃及其微晶玻璃的显微结构, 8 mm厚的玻璃冷却速率低, 样品心部析出初始晶核, 并在热处理阶段形成β-锂辉石固溶体相, 而样品表面层却为β-石英固溶体相; 与此相反, 3 mm厚的玻璃冷却速率高, 没有初始晶核生成, 热处理后得到单一均匀的β-石英固溶体相. 因此, 提高玻璃冷却速率、控制玻璃温度均匀性是制备结构均匀LAS微晶玻璃的关键.     

低温烧结法制备LZS系微晶玻璃及其性能

采用烧结法制备出LZS系微晶玻璃.使用DTA分析了玻璃的析晶过程,运用XRD、SEM等对晶相和晶粒大小进行了观察和分析,讨论了温度对烧结程度、主晶相、晶体微观形貌及热膨胀系数的影响.结果表明:当晶化温度低于725℃时,主晶相为硅酸锂锌,次晶相为Li2ZnSiO4并有少量石英;温度高于725℃时,主晶相转变为石英,次晶相为硅酸锂锌和Li2ZnSiO4,为长度在1.5μm左右的棒状晶体.在700～725℃之间烧结接近完成.最佳烧结温度为725℃.微晶玻璃热膨胀系数与烧结程度、晶相含量和主晶相的热膨胀系数有关.