晶化处理对堇青石微晶玻璃晶相及其性能影响的研究

以堇青石的理论化学组成为基础玻璃配方,采用熔融法制备堇青石微晶玻璃。利用DSC-TG、XRD、SEM研究堇青石微晶玻璃的析晶特性和微观形貌,并对其热膨胀性能以及烧结性能进行测试。结果表明:微晶玻璃初晶相为亚稳MgAl_2Si_3O_(10)相,终晶相为α-堇青石相,随着热处理温度升高,亚稳MgAl_2Si_3O_(10)相向α-堇青石相转变。在1000～1200℃的温度范围内,堇青石微晶玻璃的结构和性能较为稳定。     

二氧化钛对镁铝硅微晶玻璃析晶行为与性能的影响

堇青石微晶玻璃具有低介电常数、低介电损耗、低热膨胀等优点,化学计量堇青石MgO–Al2O3–SiO2(MAS)玻璃组成易表面析晶.采用熔融–整体析晶法制备了MAS微晶玻璃,研究了TiO2添加量对MAS微晶玻璃析晶行为和性能的影响.随着TiO2添加量的增加,玻璃化转变温度和第1析晶峰温度降低,说明TiO2能够有效促进析晶...     

TiO_2对MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3系微晶玻璃相变和微波介电性能的影响

采用高温熔融法和-步法微晶化热处理制备了MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3(MASTL)微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和网络分析仪等手段研究了TiO_2含量对MASTL玻璃析晶相变过程、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明,在玻璃热处理过程中先后有硅钛铈矿、金红石(TiO_2)、镁铝钛酸盐、尖晶石(MgAl_2O_4)和堇青石(Mg_2Al_4Si_5O_(18)))5种晶相析出。其中,镁铝钛酸盐含量相对较低,尖晶石是一个亚稳过渡相。随着TiO_2含量的增多,原始玻璃的析晶倾向增大,初晶相硅钛铈矿和主晶相金红石的析晶温度显著降低,而尖晶石的析晶温度升高;材料的介电常数和谐振频率温度系数均显著增大,这主要由样品中具有高介电常数(100.0)和较大正温度系数(400×10~(-6)/℃)的金红石相含量增多引起。同时,由于高品质因数相堇青石(40000GHz)的析出量略有减少,品质因数有所降低。     

晶化时间对MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃相转变及热膨胀性能的影响

采用XRD、DTA、SEM等测试方法,对MgO-Al2O3-SiO2（MAS）系微晶玻璃的析晶和微观结构进行了研究,讨论了不同的晶化时间对MAS微晶玻璃析晶行为及其热膨胀性能的影响。结果表明：在1050℃保温,堇青石能快速地晶化析出。随着晶化时间的增长,堇青石相逐渐增多,当晶化2h时几乎完全析出,析出晶粒大小约为2～5um。MAS系微晶玻璃的热膨胀系数与相组成有着密切的关系,随着晶化时间的延长,热膨胀系数逐渐减小。     

低热膨胀系数堇青石微晶玻璃的制备

采用传统熔体冷却法制备了Mg O-A1_2O_3-Si O_2玻璃,并通过热处理进一步获得了堇青石基微晶玻璃。探索了Zr O_2/Ti O_2复合成核剂及热处理制度对微晶玻璃析晶性能及热膨胀系数的影响规律。结果表明,Mg O-A1_2O_3-Si O_2体系有较强的表面析晶倾向,晶核剂的加入能降低析晶温度,同时有利于诱导样品发生均匀析晶,并能促进低温型堇青石相向膨胀系数更低的高温型堇青石相转变,有利于降低堇青石微晶玻璃材料的膨胀系数。在复合晶核剂作用下,当析晶温度为1050℃,保温时间为60 min时,可获得最低热膨胀系数为1.03×10~(-6)/℃的堇青石微晶玻璃材料。     

镁铝硅系堇青石基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 (MAS)系堇青石基微晶玻璃.借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及热膨胀系数仪研究了晶化热处理工艺、MgO/Al2O3质量比以及晶核剂种类(TiO2/ZrO2)与含量对MAS系堇青石基微晶玻璃理化性能和晶化特性的影响.结果表明:在核化温度750℃、保温时间1h,晶化温度1050℃、保温时间2.5h,升温速率5 ℃/min时,微晶玻璃中堇青石含量最高,析晶性能最好;当MgO/Al2O3质量比为1左右时,在30 ～ 700℃温度范围内,平均热膨胀系数最小,在4.4 ～4.8×10-6K-1范围内可调;TiO2是MAS系堇青石基微晶玻璃的有效晶核剂,而ZrO2的加入并不利于基础玻璃的晶化.     

SiO_2—Al_2O_3—MgO—K_2O—MgF_2系玻璃陶瓷析晶机理及断裂机制

以SiO2—Al2O3—MgO—K2O—MgF2体系玻璃为基础,采用整体析晶法,在高温条件下制备出堇青石/氟金云母玻璃陶瓷。借助于综合热分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析手段,研究了玻璃陶瓷的析晶机制、显微形貌和断裂机制。结果表明:所制备的玻璃陶瓷主晶相为板条状氟金云母和β-堇青石,经1 000℃保温3h热处理后,主晶相转变为镁橄榄石;以堇青石和氟金云母为主晶相的玻璃陶瓷断裂机理为穿晶断裂,以镁橄榄石为主晶相的玻璃陶瓷为沿晶断裂。在基础玻璃中添加5%B2O3,可抑制氟金云母相的析出,并提高玻璃陶瓷的致密度。     

MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2微晶玻璃的相转变

通过DTA，XRD，TEM，SEM和EDS等测试手段，研究了MgO—Al2O3一SiO2一TiP2-CeO2微晶玻璃的相转变过程。研究结果表明：退火后的原始玻璃已存在液相分离结构。在热处理过程中硅钛铈矿(Ce2Ti2Si2O11)首先在840℃从富含Ti^4 ，Ce^4 的孤立液滴相中析出。金红石(TiO2)晶核于950℃开始形成。α堇青石相在1140℃左右从富含Si^4 ，Al^3 的玻璃相中大量生成。当温度升高到1205℃时，部分硅钛铈矿分解并与残余玻璃相反应生成金红石和新相氧化铈。通过控制晶化得到的MgO—Al2O3-SiO2-TiO2—CeO2微晶玻璃，其晶相由硅钛铈矿、金红石、α堇青石及少量氧化铈构成。     

CaO/MgO质量比对CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃析晶行为的影响

采用高温熔制法制备了含不同CaO/MgO质量比的CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2(CMAS)微晶玻璃,并借助差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜分析了CaO/MgO质量比对CMAS微晶玻璃的析晶行为的影响规律。结果表明:CaO/MgO质量比为1.4为最合理的配比,该配比下CMAS微晶玻璃析出的透辉石晶相较多,其适宜成核温度和晶化温度分别为660℃和932.5℃;CaO/MgO质量比的下降会降低CMAS微晶玻璃的析晶能力,并改变晶相比例及形状,减小晶粒尺寸。     

高强玻璃中某些氧化物对其析晶性能的影响

高强玻璃成份是属于SiO_2—Al_2O_3—MgO系统的,为了试制高强玻璃,设计了料方,配制和熔化了一系列SiO_2—Al_2O_3—MgO玻璃.然后化验分析其化学成份,测试其析晶上限温度,最后选取最理想的玻璃成份进行拉丝,要求拉制成的玻璃纤维强度高,玻璃的析晶上限温度较低,析晶速度较慢,有合适的成型粘度等等.一般其化学成份波动范围为:     

莫来石晶型的微晶玻璃

这类Cs_2O-Al_2O_3-SiO_2系的微晶玻璃,其晶相为莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)。 在相当于1250℃的高温下,上述微晶玻璃具有     

含铁锂铝硅酸盐固溶体的析晶形态

用穆斯堡尔谱、电子顺磁共振、偏光、透射和扫描电镜、X-射线衍射和差热分析等测试手段研究铁对Li_2O—MgO—Al_2O_3—SiO_2微晶玻璃析出晶相形态的影响。 试验的玻璃成分为:SiO_2 48～60,Al_2O_3 21～28,MgO 0.5～3.6,Li_2O 2.8～4.0,Fe_2O_3 1-x(x=0～0.16)。氧化钛、锆、磷作为复合晶核剂。 核化、晶化处理后的主晶相是锂铝硅酸盐固溶体(LiMg_(0.5)Fe_(0.5)~(2+))O·(Al,Fe~(3+))_2O_2·nSiO_2。 试验指出,含铁量不同的玻璃析出下列不同的晶体模式:枝棱状,柱块状,絮朵状,它是由于铁离子在主晶相中不同程度置换引起的各种结构缺陷和释放出不同的析晶潜热引起局部温度起伏造成的。     

纳米尖晶石铁氧体在MgO-Al2O3-SiO2玻璃中的析晶研究

以正硅酸乙酯、醋酸镁、异丙醇铝、醋酸镍和硝酸铁为原料，通过溶胶一凝胶工艺合成了氧化镁一氧化铝一二氧化硅玻璃和微晶玻璃。采用DTA和XRD对凝胶玻璃的吸晶行为进行表征。DTA和XRD结果显示：凝胶体在500℃热处理后可以转变为透明玻璃体，在900℃热处理后，得到含有堇青石晶相的微晶玻璃；当5％(摩尔分数)氧化镍引入体系后，在800℃处理2h后，纳米尖晶石和堇青石同时从体系中析出；当氧化镍和三氧化二铁同时取代体系中的氧化镁和氧化铝时，纯纳米铁氧体尖晶石从玻璃体中析出。     

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。     

SiO2-Al2O3-MgO-K2O-(F)系玻璃陶瓷的分相和析晶

应用差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等技术，研究了氟含量在SiO2—Al2O3—MgO—K2O系玻璃陶瓷分相及析晶中的作用。结果表明：当玻璃中不含氟时，试样在高温发生整体析晶，析出晶相为堇青石(Mg2Al4Si5O18)。当玻璃中含有质量分数为1．0％的氟时，玻璃的玻璃转变温度及析晶温度都有所降低，但首先在玻璃表面析出云母晶体，玻璃内部发生分相。随着析晶温度的升高，试样内部析出相互交错条状云母晶体。当玻璃中氟的质量分数达到4．0％时，云母晶体呈针片状整体析出，而且析晶温度进一步降低。     

Al_2O_3及AlN对24Li_3O·76SiO_2系玻璃结构及相变的作用

本文以24Li_2O·76SiO_2玻璃为基础,引入不同量的Al_2O_3及AlN,发现AlN的加入与Al_2O_3一样能抑制玻璃的分相和析晶以及提高T_g温度,且其作用更为明显。作者在研究这些玻璃的析晶行为的同时,发现添加Al_2O_3后使玻璃呈表面析晶,添加AlN后玻璃则整体析晶。这主要是由于在氧氮玻璃中存在的Si_2ON_2微晶起了诱导析晶的作用所致。这些玻璃的分相与析晶现象都能用它们的结构变化加以解释。     

堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料的制备

以MgO-Al_2O_3-SiO_2(MAS)系玻璃作为高温结合剂,经1430℃×2 h的烧成和1350℃×2 h的热处理,制备了堇青石微晶玻璃结合碳化硅复相陶瓷材料,并利用XRD和SEM等测试方法研究了烧成温度和微晶玻璃的化学组成对复相陶瓷的组成、结构及性能的影响。结果表明,经1430℃烧成MAS系玻璃可形成液相包裹SiC颗粒,起到填充气孔的作用,再经1350℃保温2 h热处理可使玻璃中析出呈团簇状且粒径小于1μm的堇青石微晶。提高烧成温度至1470℃导致SiC剧烈氧化和方石英的析出,不利于材料的热膨胀性能。适当提高玻璃中MgO的含量有利于堇青石的析出和热膨胀系数的降低,其中,经1430℃烧成SC-A2配方样品的热膨胀系数最低,为5.2×10~(-6)·℃~(-1)。     

晶核剂对透明堇青石微晶玻璃析晶与性能的影响

采用熔融法制备了含有不同晶核剂的非化学计量比堇青石微晶玻璃，通过DSC、XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶与性能的影响，并用经典动力学方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了微晶玻璃的析晶动力学。结果表明，以P₂O₅和P₂O₅+ZrO₂为晶核剂的微晶玻璃晶化机制均为表面晶化，而以P₂O₅+ZrO₂+TiO₂为晶核剂的微晶玻璃则倾向于整体析晶。三组微晶玻璃在950℃晶化时主晶相为μ-cordierite,当温度升高到980℃时开始转变为α-cordierite,引入TiO₂使α-cordierite的含量增加，析出的晶体更加复杂致密。随着晶化时间延长，与其他晶核剂相比，P₂O₅+ZrO₂+TiO₂组合晶核剂微晶玻璃在相同晶化时...     

TiO2对堇青石玻璃陶瓷析晶性能的影响

以堇青石玻璃陶瓷为研究对象,通过DTA、XRD等先进测试技术对微晶玻璃析晶动力学进行了研究。通过对玻璃的稳定性参数△T、Kg1、析晶活化能E和晶体生长指数n值的分析研究了其析晶机理。实验结果表明:TiO2的加入能显著降低本系统玻璃的稳定性,降低系统的析晶活化能和析晶温度;晶体生长指数n=2,体系属于整体析晶;TiO2可改变系统的初晶相类型从而影响析晶动力学。     

透辉石玻璃陶瓷的制备及其析晶特性研究

以废玻璃粉为原料,采用反应析晶烧结法制备了透辉石玻璃陶瓷。采用差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜、能谱、高分辨透射电镜等方法研究了顽辉石-堇青石粉和废玻璃粉混合样品等温烧结过程中顽辉石-堇青石向透辉石转变的演变过程。结果表明:顽辉石-堇青石与玻璃粉在815°C下即可发生反应析晶;900°C保温2 h可获得透辉石为主晶相的玻璃陶瓷。在保温过程中,顽辉石的Mg~(2+)和O~(2-)向玻璃中扩散,玻璃中的Si~(4+)和Ca~(2+)向顽辉石中移动,使顽辉石晶体在b轴方向交替排列的两条链沿c轴方向断开,转变成单链,由Mg~(2+)和Ca~(2+)连接生成透辉石。保温0 h时,由于堇青石[MgO_6]八面体膨胀较小,玻璃中的Si~(4+)、Ca~(2+)、Na~+向堇青石中移动,反应析晶生成钠长石与透辉石;当保温时间延长至2 h时,堇青石[MgO_6]八面体骨架进一步扭曲,生成主晶相为透辉石的玻璃陶瓷。