SiO2-A12O3-MgO玻璃纤维结构与性能-MgO/(Li2O+B2O3)的影响

以不同含量的氧化锂、氧化硼、氧化镁成分的SiO_2-A1_2O_3-MgO高强(HS)玻璃为研究对象,测试了HS玻璃纤维密度、纤维新生态强度和模量,以及浸胶纱的拉伸强度和模量。采用高温粘度旋转仪、梯度炉以及红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)等方法,研究了玻璃中不同比例的MgO/(Li_2O+B2O3)对高强玻璃结构和性能的影响。玻璃成分中SiO_2和Al_2O_3含量相近,增大Li_2O和B2O3含量替代MgO含量可以使玻璃的低温粘度和液相温度均降低,而增加MgO含量则提高了离子堆积密度和玻璃纤维的模量。红外光谱及核磁共振分析表明,HS高强玻璃的结构主要由硅氧四面体[SiO_4]和铝氧四面体[AlO_4]构成。在玻璃结构中,增加Li_2O和B2O3含量可提供的游离氧可使更多的Al~(3+)形成[AlO_4]而进入玻璃网络。相应地,增加MgO含量,提高MgO/(Li_2O+B_2O_3)比例,增加了网络断键和无序度,但增大了断网间的集合程度,有利于玻璃模量的提升。研究表明提高玻璃中SiO_2含量或在玻璃中加入Li_2O,有利于SiO_2-A12O3-MgO系统玻璃纤维强度的提升。     

CaO含量对镧硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相和化学稳定性的影响

采用熔融冷却法制备了Na₂O-CaO-La₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃,经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO₂对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示:随着CaO含量增加,硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强,其他晶相的衍射峰减弱直至消失,当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa₄(SiO₄)₃O晶相的玻璃陶瓷样品;CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响,CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大;采用PCT法浸泡28 d后,所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均保持在10^-3数量级以下,表明其具有优异的化学稳定性,且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明,硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。     

钛酸锶钡微晶玻璃的铈掺杂效应研究

通过X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱研究了(Ba,Sr)TiO₃微晶玻璃的铈掺杂效应。玻璃体系为BaO-SrO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂(Ce摩尔分数为0%、1%、2%、3%)。随着Ce摩尔含量增加,Ce在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的占位从Ce⁴⁺取代Ti⁴⁺位的形式逐渐变成了以Ce³⁺进入Ba²⁺/Sr²⁺位的形式,伴随Ce³⁺和Ce⁴⁺离子相对含量的变化。玻璃中添加CeO₂增加了网络结构的连通性。在微晶玻璃中,随着Ce摩尔分数的增加(0%到2%),禁带宽度减小,电子跃迁所需能量降低,价带电子易从价带跃迁至导带,电导率增加;相反地,Ce摩尔分数从2%增加到3%时,禁带宽度增加,电导率下降。拉曼光谱结果证实了铈离子(Ce³⁺和Ce⁴⁺)在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的取代,并发现铈掺杂改变了该晶相的四方性。     

MoO3对玄武岩玻璃结构及性能的影响

三氧化钼在硼硅酸盐玻璃系统中的溶解度非常低,其在核废料玻璃中的过量存在可导致易溶“黄相”的形成。本实验以天然玄武岩制备的玄武岩玻璃为基体,掺入不同含量的MoO₃制备玻璃固化体。采用X射线衍射分析、场发射扫描电子显微镜等测试手段对不同条件制备的玻璃固化体进行表征,研究了MoO₃添加量对玻璃固化体微观形貌、理化性能、化学稳定性的影响。结果表明:MoO₃的大量引入将使玄武岩玻璃析出CaMoO₄。随着MoO₃添加量增加,玻璃固化体Tg下降,密度上升。其钼酸盐最大溶解度为5.5%(质量分数),高于硼硅酸盐玻璃系统,此时玻璃化转变温度、密度分别为619℃、2.70 g/cm²。玄武岩玻璃富含铝,通过对硼硅酸盐玻璃和玄武岩玻璃成分的对比分析,这是其具有优异钼酸盐溶解度的主要原因,玄武岩玻璃固化体28天的浸出液Mo浸出率为8.5×10^-6 g/(m²·d),与广泛使用的硼硅酸盐玻璃相当。     

PbO-Al_2O_3-B_2O_3系统玻璃的结构与性质

木文研究了 PbO-Al_2O_3-B_2O_3系统玻璃的形成范围和热、电性质。结果表明:Ph~(2 )为该系统的龟导载流子,玻璃的电导率主要取决于铅离子浓度、结构状态及网络的连续性,而热性质则与B~(3 )的配位数、结构网络的紧密性有关。 实验结果还表明:氧化硼的两种配位结构[BO_3]和[BO_4],主要取决于系统中能提供游离氧量的PbO以及能优先夺取游离氧的Al~(3 )浓度。当组成中PbO/Al_2O_3>1时,铝呈[AlO_4]存在,当玻璃中PbO含量高时,PbO也能作为玻璃形成物进入结构网络。 该系统玻璃因具有高绝缘性、低熔化温度,已制成一系列低熔封接玻璃用于电子器件中。     

硅硼比对镁铝硼硅酸盐玻璃结构、化学稳定性和介电性能的影响

采用熔融冷却的方法制备了镁铝硼硅玻璃。研究了SiO_2取代B_2O_3对玻璃结构、化学稳定性和介电性能的影响。傅里叶变换红外光谱(FTIR)结果表明,随着SiO_2/B_2O_3比的增大,玻璃网络结构中桥氧增多,非桥氧减少。镁铝硼硅酸盐玻璃的耐酸侵蚀能力随SiO_2/B_2O_3比的增大而增强,而耐碱侵蚀的能力则变差。随SiO_2/B_2O_3比的增大介电常数逐渐增大。当SiO_2/B_2O_3摩尔比为2.08时,玻璃具有最小的介电常数值4.9。SiO_2/B_2O_3比为3.11时,玻璃的介电损耗出现最小值。     

含CuO的Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃的Raman光谱

本文借助Raman光谱研究了含CuO的Na_2O-B_2O_3-SiO_2 玻璃的结构。分析表明如下:(1)当Na_2O/B_2O_3≤0.4、SiO_2/B_2O_3≤0.6时,玻璃网络由四硼酸盐、[SiO_4]、二硼酸盐基团以及少量的硼氧环构成。玻璃中的氧离子都是桥氧离子。四配位硼的份数随 Na_2/B_2O_3 比增加而增加。(2)当Na_2O/B_2O_3=0.5、SiO_2/B_2O_3=1时,玻璃网络开始出现非桥氧(NBO)离子。直到Na_2O/B_2O_3=0.64、SiO_2/B_2O_3=1.69,存在于玻璃中的基团是二硼酸盐、[SiO_4]、环型偏硼酸盐和带一个非桥氧的[SiO_4](Si—O~-)。NBO离子的数目似乎随Na_2/B_2O_3 比增加而增加。四配位硼的份数在达到极大值后开始下降。(3)当Na_2O/B_2O_3≥0.8、SiO_2/B_2O_3≥2.43时,存在于玻璃中的基团是 Si—O~-、环型偏硼酸盐和[SiO_4」。随Na_2O/B_2O_3比增加,四配位硼的份数下降,而NBO离子的数目则增加、没有(BSiO_4O_(10))~-单元和焦硼酸盐基团形成的指示。(4)玻璃中的一部分硼离子以游离的[BO_3]和[BO_4]单元存在。(5)少量CuO的存在并没引起 Na_2O-B_2O_3-SiO_2 三元系统玻璃的 Raman 谱的重大改变。(6)Na_2O或Na_2O+CuO 全部被硼酸盐基团所吸引,直到Na_2O/B_2O_3或(Na_2O+CuO)/B_2O_3≥0.5时,才共享于硼酸盐和硅酸盐基团之间。     

掺铝钙钛锆石基玻璃陶瓷的结构和抗浸出性能

采用熔融–热处理工艺制备钙钛锆石–钡硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体,研究了不同Al_2O_3含量对玻璃陶瓷中玻璃网络体、晶相和显微结构的影响,用产品一致性测试法(PCT法)对玻璃陶瓷固化体的抗浸出性能进行评价。结果表明:随着Al_2O_3含量的增加,更多的Al~(3+)和自由氧形成[AlO_4],使[BO_4]相对减少,[BO_3]增多。在不含Al_2O_3的样品中,只有钙钛锆石和榍石晶相。当掺入2%(质量分数)Al2O3时,开始出现钛酸钙晶相,其含量随着Al_2O_3含量的增加而增加。当Al2O3含量达到6%时,榍石晶相基本消失,只有条状钙钛锆石和方形钛酸钙晶体。产品一致性测试结果表明:掺入Al_2O_3对玻璃陶瓷固化体抗浸出性能影响不明显,玻璃陶瓷中B、Ca、Nd元素的归一化浸出率(LRB、LRCa、LRNd)在28 d后基本保持不变,其中,LR_B、LR_(Ca)与硼硅酸盐玻璃固化体处于同一数量级[约为10–3 g/(m~2·d)],LRNd[约为10–6 g/(m~2·d)]比硼硅酸盐玻璃固化体低1个数量级。     

Al_2O_3/SiO_2摩尔比对无碱铝硼硅酸盐玻璃黏温特性的影响

用高温熔融法制备了Al_2O_3/SiO_2比变化的无碱铝硼硅酸盐玻璃。固定无碱铝硼硅酸盐玻璃体系中SiO_2与Al_2O_3总量不变,研究了用Al_2O_3替代SiO_2对玻璃的熔化温度、成型温度、退火点、应变点等特征黏度参考点的影响;通过红外光谱和Raman光谱研究其结构变化。结果表明:随着铝硅比n(Al_2O_3/SiO_2)逐渐增加,玻璃网络中非桥氧减少,导致退火点(Ta)和应变点(Tst)不断升高;同时,在高温下,熔化温度(Tm)和成型温度(Tf)呈现下降趋势。     

Tm~(3+)和Dy~(3+)共掺氟氧铝硼硅酸盐玻璃微晶化及白光发射性能

采用高温熔融-淬火/热处理方法在空气气氛中制备了Tm_2O_3和Dy_2O_3共掺氟氧铝硼硅酸盐玻璃及透明微晶玻璃。用转靶多晶X射线衍射仪、荧光分光光度计和热分析仪对玻璃样品进行了表征。结果表明:样品在640～660℃热处理4h和在640℃热处理4～16h可制得透明的含Ba_2LaF_7纳米晶玻璃。增大Tm-Dy共掺浓度并降低La_2O_3浓度时,Ba_2LaF_7析晶倾向降低。此外,热处理析出Ba_2LaF_7微晶相后,样品的Tm_2O_3和Dy_2O_3共掺浓度淬灭点由1%(摩尔分数,下同)提高到了2%。掺杂不同浓度Tm_2O_3和Dy_2O_3时,白光发光色度保持不变。     

Bi_2S_3胶体在玻璃中的形成和光吸收性

用可分相的钠铝硼硅酸盐玻璃为基础玻璃,以Bi_2O_3、ZnS引入Bi~(3+)和S~(2-)离子,制得了Bi_2S_3半导体(胶体)着色玻璃。研究了玻璃组成,热处理与光吸收性间的关系,用透射电镜观察了玻璃分相及钠硼相中Bi_2S_3胶体的形成。     

CaO含量对CBAS玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷的影响

本文主要研究了CaO含量对CaO-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂(CBAS)玻璃/Al₂O₃低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明,CaO含量低于40%(质量分数,下同)时,由其引入的游离氧增加破坏了网络结构,降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时,Ca²⁺与[SiO₄]四面体形成较大的阴离子基团,增大玻璃黏度,提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO₃和Ca₂SiO₄的析出和CaSiO₃向Ca₂SiO₄的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少,晶相尺寸增大,使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时,样品综合性能最好,密度最大为2.94 g/cm³,抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。     

柔性光纤束酸溶玻璃的组成及酸溶机理

在酸溶玻璃组成研究的基础上,通过扫描电镜、能谱仪及电感耦合等离子体光谱仪等测试,研究了硼硅酸盐玻璃的酸溶机理。结果表明:当SiO_2与B_2O_3质量比为1:4时,玻璃的酸溶效果最好,且在H_2SO_4与HNO_3的摩尔比为2:1的混合酸溶液中,玻璃的酸溶速率最快;在硼(B)含量低于61%时,B含量的提高有利于酸溶速率的增加。促进酸溶进行的两个要素是金属离子与H+离子的交换和[BO_3]与H2O的反应。     

硼硅酸盐玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷介电性能研究

采用硼硅酸盐玻璃与氧化铝复合烧结制备了硼硅酸盐玻璃/Al2O3系低温共烧陶瓷基板材料,研究了玻璃含量以及玻璃中碱金属离子的含量对介电性能的影响.结果表明,该体系复合材料介电常数随碱金属离子的增加有所增大,复合材料介电常数符合李赫德涅凯对数法则,并随复合材料玻璃含量的增加而减小;复合材料介质损耗随碱金属离子的增加而显著增大.     

氧化铝添加对硼硅酸盐结构和化学耐久性的影响EI北大核心CSCD

通过耐液性试验,研究了添加Al_(2)O_(3)对硼硅酸盐玻璃[70SiO_(2)-(20-x)B_(2)O_(3)-xAl_(2)O_(3)-10Na_(2)O,x=0、5、10、15、20,摩尔分数]的抗水、盐酸和氢氧化钠水溶液腐蚀性能的影响,讨论了铝硅酸盐玻璃在不同化学结构下的化学侵蚀机理。结果表明:在氧化玻璃网络中加入Al3+后,该玻璃在水、HCl和NaOH水溶液中的化学耐久性显著提高;不含Al_(2)O_(3)的玻璃化学耐久性较差与熔融玻璃中存在含3个和4个非桥氧(NBO)的BO_(4)有关,在水溶液侵蚀后,玻璃被更快地侵蚀,形成多孔玻璃表面。在非晶态玻璃网络中添加Al_(2)O_(3),抑制了 BO_(4)的生成,提高了材料的化学耐久性。     

磷钼杂多酸盐含量对硼硅酸盐玻璃固化体结构和抗浸出性能的影响

我国现存高放泥浆主要成分为磷钼杂多酸盐(PM),磷和钼在硼硅酸盐玻璃中溶解度较低,超过一定溶解度后会在玻璃表面产生分相从而影响玻璃化的效率和安全。本文主要研究了PM含量对硼硅酸盐玻璃固化体物相组成、微观结构和抗浸出性能的影响。结果表明,当PM掺量为0%～4%(质量分数,下同)时,样品为透明玻璃,而PM掺量高于5%时,样品为含钼酸钙和钼酸钡晶相的玻璃陶瓷。随着PM掺量从0%增加至6%,玻璃网络结构中的[SiO₄]结构逐渐解聚,[MoO₄]^2-结构逐渐增加,且[BO₄]、Q³和Q⁴结构单元含量逐渐降低,玻璃网络结构的致密程度也逐渐降低。随着PM掺量增加,Si、B和Na元素28 d归一化浸出率先降低后升高,Mo元素28 d归一化浸出率先升高后降低。     

Al_2O_3含量对ITSOFC用SrO-La_2O_3-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃性能的影响(英文)

采用高温熔融法制备了中温固体氧化物燃料电池用系列硼硅酸盐玻璃,玻璃摩尔组成为40SrO-5La2O3-xAl2O3-(25-x)B2O3-30SiO2(x=0,2.5,5.0,10.0)。结果表明:随着Al2O3含量的逐渐增多,玻璃转变温度和析晶峰温度逐渐升高,而热膨胀系数(CTE)均在9.8×10-6/K左右,这与电极材料8%(摩尔分数)Y2O3稳定ZrO2(8YSZ)在相同温度范围内的CTE相接近。Al2O3摩尔含量为5%的硼硅酸盐玻璃在700℃热处理100h后未能检测到明显的析晶和CTE变化,同时与8YSZ电极材料在700℃保温100h没有观测到明显的界面反应,表明该玻璃具有良好的化学相容性。     

复合澄清剂在TFT基板玻璃熔制过程中的作用机理

针对当前薄膜晶体管(TFT)基板玻璃熔制过程中澄清剂作用机理认识不足的问题,采用模拟TFT基板玻璃浮法熔制工艺与高温熔融动态观察相结合的方式,研究了SnO₂、CaSO₄、NaCl等单一和复合澄清剂在熔制过程中的适用温度、澄清效果等,对基板玻璃热学性能、玻璃块体中Na⁺含量与NaCl澄清剂使用量的关系进行探讨。结果表明:SnO₂单一澄清剂的适宜用量为0.10%(质量分数);复合澄清剂中0.10%(质量分数)SnO₂+0.35%(质量分数)CaSO₄形成的梯度澄清效果最佳;复合澄清剂SnO₂+NaCl构成协同澄清,澄清效果随NaCl用量的增加而提高,但NaCl澄清剂的使用量应不高于0.076 3%(质量分数),以满足基板玻璃对残留碱金属离子含量的严格要求。以上研究成果对改善TFT基板玻璃熔制质量和产品品质具有重要的参考意义,有利于相关工业化生产降本增效。     

锆在硼硅酸盐玻璃的溶解度研究

Zr是乏燃料后处理的典型元素，它作为燃料包壳组件存在，是一种裂变产物。以SiO₂-B₂O₃-Na₂O-Al₂O₃-CaO-BaOLi₂O-MgO基础玻璃珠为玻璃基体，将Zr按质量分数梯度0、3%、6%、9%、12%、15%、17%和18%掺入玻璃基体中进行烧制。通过XRD、SEM、FT-IR、DTA、ICP-OES等表征手段对Zr在硼硅酸盐玻璃的溶解度进行了探究。Zr在本研究硼硅酸盐玻璃中的溶解度为17%，超过溶解度将会以ZrSiO₄晶体析出；玻璃化转变温度随着Zr的掺入先提高后降低；玻璃的密度随Zr的掺入量的增加而增大，而摩尔体积随其掺入量的增大而减小；通过28天的产品一致性测试(PCT)，得出该玻璃中的Si元素、Na元素和Zr元素浸出率的数量级分别为10-6～10-5g/(m²·d)、10^-5g/(m²·d)和10^-8g/...     

B2O3对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究

以Na₂O-B₂O₃-SiO₂低膨胀玻璃为基础玻璃体系,用B₂O₃逐步取代SiO₂,采用高温熔融法制备出低膨胀硼硅酸盐玻璃。通过红外光谱、扫描电镜分析了玻璃微观结构,X射线光电子能谱分析了桥氧和非桥氧含量,研究了B₂O₃含量对硼硅酸盐玻璃机械性能、热膨胀性能和紫外-可见光透过率的影响。结果表明:B₂O₃含量的增加使玻璃结构中的[BO₃]增多,玻璃分相逐渐加重;该体系玻璃的机械性能良好,显微硬度达802 kg/mm²,抗折强度达147 MPa;转变温度和软化温度都逐渐降低,热膨胀系数逐渐增加;玻璃样品的可见光透过率在90%左右,无明显规律,[BO₃]增多,玻璃结构中非桥氧的含量增加,玻璃的紫外-可见光透过率逐渐降低。