Sm2O3掺杂对BaO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃形成及结构的影响

借助魔角旋转核磁共振技术,探讨掺Sm2O3后BaO-B2O3-Al2O3-SiO2(BBAS)玻璃(BBASS玻璃)的形成、结构及热处理条件下玻璃结构的变化情况.研究表明:随着稀土掺量的增加,BBASS玻璃的形成区域先扩大后缩小.在Sm2O3外掺摩尔分数为30%时BBASS玻璃具有最大的形成区域.在BBAS玻璃结构中,随着BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,原先[AlO4],[AlO5],[AlO6]共存的铝氧多面体结构逐渐转变为大量[AlO4]和少量[AlO5]共存的结构.在BBASS玻璃结构中,随着5m2O3掺入量的增加,Sm2O3对铝氧多面体结构变化的影响与BaO类似;对硼氧多面体而言,Sm3 强大的积聚作用使玻璃结构中硼氧多面体形成了巨大的网络.以上差异说明了Al3 比B3 更容易进入稳定的四面体结构.热处理对玻璃结构影响甚微.     

Al/Si比对SiO2-Al2O3-MgO系玻璃结构和性能的影响

SiO2-Al2O3-MgO系玻璃因具备强度大、弹性模量高等优异性能而用作高模量玻璃纤维的制备.采用熔融冷却法制备了不同Al/Si比的SiO2-Al2O3-MgO系基础玻璃,并研究了玻璃的结构和性能.红外光谱分析表明,玻璃网络结构由铝氧四面体[AlO4]和硅氧四面体[SiO4]相互连接而成.随着Al/Si比的增加,[AlO4]含量保持不变,[AlO6]含量逐渐增加.DSC分析表明,本系统玻璃的玻璃转变点Tg、成核温度Tx均随Al/Si比的增大而提高,玻璃的析晶倾向变强烈.热膨胀分析表明玻璃的热膨胀系数随Al/Si比的增大呈现先增大后减小的趋势.物理及机械性能测试结果如下:随Al/Si比的增大,密度、弹性模量均随之不断增大;而弯曲强度和维氏硬度则是持续降低.     

P2O5对Bi2O3-B2O3-ZnO体系玻璃结构及热性能的影响

采用传统的熔融冷却的方法制备了(40-x)Bi2O3-30B2O3-30ZnO-xP2O5(0≤x≤15mo1％)体系玻璃.使用红外光谱、拉曼光谱、DSC和热膨胀仪研究了封接玻璃的结构和热性能.红外光谱及拉曼光谱结果表明,P2O5作为网络形成体,以[PO4]进入到玻璃的网络结构中,玻璃的网络结构性增强.玻璃结构中[BO3]三角体结构单元相对含量有增多趋势,[BO4]四面体、[BiO3]三角体、[BiO6]八面体结构单元相对含量减少.随着P2 O5含量的增加,玻璃化转变温度和玻璃的初始析晶温度升高;玻璃的密度减小.Bi2O3-B2O3-ZnO-P2O5体系封接玻璃热膨胀系数减小,从8.289×10-6℃-1减小到6.354×10-6℃-1.玻璃的软化点逐渐增大,从416℃升高到524℃.     

Al2O3含量对钠钙硅玻璃析晶行为的影响

研究了具有高结晶度的20Na2O-29CaO-51SiO2(wt％)玻璃中引入Al2O3后的流变和析晶行为,着重研究了Al2O3含量的增加对成核位置和晶体种类的影响.结果 表明:随着Al2O3的引入,玻璃的粘度逐渐增大,玻璃转变温度和析晶温度也相应地提高;同时粘滞流动活化能明显增大,即晶体形成离子的可移动性降低;另外,Al2O3的引入也导致玻璃由体析晶向表面析晶转变.IR光谱表明,在该体系玻璃中Al3主要以[AlO4]四面体存在,其他低场强阳离子(如Na+和Ca2)对其进行电荷补偿,这导致玻璃中总的非桥氧含量降低,换句话说,玻璃的网络联接程度因Al2O3的引入而增强,离子的体扩散被抑制,因而导致表面析晶.     

硼硅酸盐玻璃结构与其熔体性质研究

对硼硅酸盐玻璃结构及其熔体性质展开研究,通过红外光谱分析了Al2O3对硼硅酸盐玻璃结构的影响,测试了玻璃熔体的高温粘度和抗折强度.研究结果表明:当玻璃中Al2O3/SiO2物质的量比在1.2％～6.5％,(R2O-Al2O3)/B2O3的物质的量比在0.04 ～0.41范围内时,Al3+全部以[AlO4]形式存在,是玻璃网络形成体,B3+大部分以[BO3]的形式存在,是玻璃网络外体,少部分以[BO4]形式存在,是玻璃网络形成体.增加玻璃熔体中Al2O3的含量,玻璃中游离氧含量和[BO4]含量减少,[BO3]含量增加,玻璃的高温粘度增大,熔制温度升高,抗折强度降低.     

K2O对Na2O-Al2O3-B2O3玻璃性质的影响

制备了添加K2O的Na2O—Al2O3-B2O3系统低熔点玻璃,研究了玻璃的转变温度（Tg）、热膨胀系数（仅）和玻璃的红外光谱,表明随着K20含量的增加Na2O—AlO3-B2O3玻璃熔化温度、转变温度也降低,添加K20玻璃的热膨胀系数较大,在近红外区有一水分的吸收带,在中红外区有B—O、A1-O的特征吸收带,玻璃的Tg、仅与玻璃中K2O含量的关系,混合碱效应对玻璃的性能的影响。     

ZnO对Bi2 O3-B2 O3-ZnO低熔点玻璃结构与性能的影响

通过FTIR、Raman、27 Al NMR、XRD、DSC等测试方法,研究了ZnO含量对Bi2 O3-B2 O3-ZnO-SiO2-Al2 O3系统低熔点玻璃结构及热性能的影响.结果表明:当ZnO含量小于12wt％时,Zn2+与自由氧结合形成[ZnO4]四面体,增强网络结构,玻璃化转变温度增大,热膨胀系数减小;当ZnO含量大于12wt％时,锌氧多面体由四配位[ZnO4]转变为六配位[ZnO6],破坏网络结构,玻璃化转变温度减小,热膨胀系数增大;ZnO含量的提高和热处理温度的升高对玻璃析晶能力没有明显的促进作用.     

组分对(K,Na)2O-CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系分相乳浊釉性能的影响

采用正交试验法探究组分对(K,Na)2 O-CaO-Al2 O3-B2 O3-SiO2系分相乳浊釉性能的影响,结果表明,(K,Na)2 O/CaO、Al2 O3的变化致使釉的熔融温度和表面张力发生改变,对釉面光泽度影响较大,而Al2 O3、SiO2含量的变化主要改变Al、Si在釉中的配位多面体状态以及Si对游离氧的争夺,因此对釉面乳浊白度有较大影响.(K,Na)2 O/CaO值的变化影响了釉中网络改性剂的含量,B2 O3摩尔含量的变化影响了釉中[BO3]、[BO4]的相对含量,因此两者改变了釉玻璃的结构致密程度进而影响釉面硬度.最优条件下制得釉样白度高于正交试验所有试样,釉式为0.5mol(K,Na)2 O-0.5molCaO-0.4molAl2 O3-0.4molB2 O3-6molSiO2,全熔块制备工艺条件下,釉样白度为58.2％,光泽度为89.3％,维式硬度为669.33 HV,釉面针孔缺陷得到显著改善.     

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。     

Al2 O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

硼硅酸盐玻璃具有优良的抗热冲击性能和优异的光学性能。主要探讨了Al2 O3对硼硅酸盐玻璃的结构和性能的影响。通过红外光谱测试分析了Al2 O3含量不同时玻璃的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数,转变温度、膨胀软化温度、粘度和化学稳定性。研究结果表明：Al2 O3的加入使得玻璃结构中[ BO4]减少,[ BO3]相应增加,从而使得玻璃结构疏松。玻璃的热膨胀系数增大,Tg 和膨胀软化点Td 降低,化学稳定性减弱;但玻璃的软化点Tf 在Al2 O3含量小于3%时,随Al2 O3含量增加有降低趋势,大于3%时随Al2 O3含量增加有增大的趋势。玻璃的高温粘度随Al2 O3的加入增大,但低温粘度减小。     

液相沉淀Al2O3-SiO2-P2O5-CaF2系玻璃粉体的性能表征

选取几种分别含有Al3+,SiO32-,P3O105-,Ca2+,F-的无机盐作为初始反应物,采用液相沉淀法合成了Al2O3-SiO2-P2O5-CaF2系纳米玻璃态粉体,在400～900℃温度范围内对粉体进行热处理,借助TEM,EDAX,XRD,IR,DSC等分析手段表征了粉体的形貌、化学组成、结晶状态、玻璃结构及析晶特性.结果表明,该液相沉淀粉体由含有Al,Si,Ca,P,O,F元素的中空近球状纳米粒子组成,粒径约在30～70 nm范围内,呈典型的非晶态特性.当热处理温度达到600℃时,晶相CaF2优先析出,随温度的升高,Al2SiO5,Ca2SiO4,Ca3(PO4)2等晶相相继析出.其主体结构为[SiO4],[AlO4],[PO4]四面体以共用角顶氧原子的相连形式而构成空间网络结构.     

硼含量及配位对铝硼硅酸盐玻璃介电性能的影响

研究了一组用于低温共烧多层陶瓷基板和印刷电路基板的低损耗玻璃材料。测定了玻璃FTIR光谱以及介电性能。因[AlO4]/[BO4]四面体回避原则,随着B2O3取代Al2O3玻璃体系中的[AlO4]含量减少,[BO3]逐渐向[BO4]转化,介电常数ε减小,玻璃网络结构更加致密,介电损耗降低。     

P2O5-B2O3-V2O5无铅低熔玻璃形成能力和结构

以取代用作封接玻璃和电子浆料粘接相含铅低熔玻璃为目的,实验研究了P2O5-B2O3-V2O5体系玻璃的形成能力,结构和低熔性能.P2O5-B2O3-V2O5体系中,组成在B2O35%～30%、V2O50%～45%、P2O35%～50%(物质的量浓度,下同)区域内的玻璃具有较强的玻璃形成能力,较低的转变温度、良好的重熔流动性和抗析晶性能.优选玻璃组成为:15P2O5-35V2O5-25B2O3-3SiO2-2Al2O3-10ZnO-5SnO-7BaO-3Bi2O3,玻璃转变温度为308℃,在450℃玻璃细粉重熔熔体流动性好,适合用作在450～500℃烧结的封接玻璃和电子浆料的粘接相.红外光谱分析表明:玻璃结构是由大量孤立的[PO4]、[BO3]、[VO2]和[VO3]基团形成的层状结构,在层与层之间有少量的诸如B-O-B、P-O-P、P-O-V、P-O-B等桥氧键连接.     

在NH3-C3H8混合气氛下通过还原-氮化γ-Al2O3合成制备AlN纳米粉

以NH3和C3H8作为反应气体,通过还原-氮化γ-Al2O3可合成制得AlN纳米粉。我们已经通过分析确认:通过NH3和C3H8的混合气流,在1100℃～1400℃保温120min的条件下通过气相还原-氮化γ-Al2O3制得的合成产物中确实存在AlN相,而且在1100℃保温120min后合成制得的产物中还包含未反应的γ-Al2O3。Al核磁共振的图谱显示:产物中的Al-N键随反应温度的提高而增强:[AlO4]四面体比[AlO6]八面体的谐振先削弱,这表明γ-Al2O3中的[AlO4]四面体比[AlO6]八面体更易氮化,基于这一点,可在低温条件下从γ-Al2O3中直接制得AlN纳米粒子。通过气相还原-氮化γ-Al2O3制得AlN纳米粒子的原因是:一方面因为反应温度足够低限制了晶粒生长;另一方面也因为γ-Al2O3只含有[AlO6]一种配位体,而γ-Al2O3则包含两种配位多面体结构即[AlO4]和[AlO6]。     

CaO—Al2O3-SiO2-F系统玻璃密度与结构关系研究

采用传统熔融冷却法制备了CaO-Al2O3-SiO2-AlF3(A系列)和CaO-Al2O3-SiO2-CaF2(C系列)系统玻璃,在其组成范围SiO245mol%、Ca/Al1(mol)、F/Al1(mol)内,利用Doweidar密度模型在CaO-Al2O3-SiO2-F系统玻璃A系列和C系列中分别得到AlO3F四面体的体积,其值可认为是一常数VAl-f=57.82×10-24cm-3,与引入氟的形式(CaF2或AlF3)和化学计量浓度的改变无关;AlO4四面体的体积大于AlO3F四面体体积(VAl-fVAl-o),分析认为这与质点间的键力发生改变有关(fAl-ffAl-0),键力越小,质点间的距离越大,使VAl-f变大。由此模型得到的CaO-Al2O3-SiO2-F玻璃理论计算密度值与实际测量密度值基本相符,误差小于0.03%。     

CaO-Al2O3-SiO2-F玻璃的红外光谱和热膨胀行为

采用传统熔融冷却法制备了CaO-Al2O3-SiO2-AlF3(A系列)和CaO-Al2O3-SiO2-CaF2(C系列)系统玻璃。利用傅立叶红外光谱(FTIR)研究了氟对玻璃结构的影响,使用最小二乘曲线拟合法对第1谱带分峰拟合,并对次强谱带的弯曲振动分类,分析了各组振动与氟的关系。另外通过玻璃的热膨胀行为分析了氟对玻璃软化温度和热膨胀系数的影响。结果表明,氟在A系列和C系列中玻璃的结构变化不大,氟主要与铝生成Al-F键作为网络形成体存在,氟含量最大的A4中生成[AlO3F]四面体和[AlO2F2]四面体;氟含量增加,A系列和C系列的软化温度(Tf)都会降低,而热膨胀系数变化不大。     

组成对MgO-Al2O3-SiO2系统分相析晶的影响

对MgO-Al2O3-SiO2系统的分相与析晶进行了探讨,通过对不同组成点在热处理各阶段的试样进行XRD、TEM及DTA分析,研究了玻璃组成对玻璃的分相和析晶的影响.结果表明:当组成中MgO/Al2O3越大且同时SiO2含量越高,越利于该系统产生分相.当MgO/Al2O3大于3且SiO2含量大于68mol％时,水淬试样产生分相.SiO2含量较高时,分相液滴很容易聚集在一起,形成连通的蠕虫状分相粒子.随着SiO2含量的降低,玻璃的析晶放热峰温度逐渐降低,而且析晶放热峰变得尖锐,玻璃析晶趋势增强.当SiO2含量越低且MgO/Al2O3越大时,越利于该系统析晶.     

P2O5对Na2O-Al2O3-SiO2系统玻璃结构和分相的影响

通过制备25Na2O-(25-x)Al2O3-50SiO2-xP2O5(x≤25mol％)系统玻璃,并且采用Raman和SEM,研究了高含量P2 O5对Na2 O-Al2 O3-SiO2系统玻璃结构和分相的影响.结果表明:随着P2 O5的不断加入,作为电价平衡体的Na+被逐渐释放,并且充当了网络改变体的角色,造成了硅酸盐网络结构聚合度降低,而磷酸盐网络结构聚合度增大.随着P2 O5的不断加入且Al/P<1时,该系统玻璃发生稳定分相,而且分相机理也由成核-生长转变为亚稳分解.     

B2O3含量对SiO2-Al2O3-B2O3-RO体系玻璃的性能和微观结构的影响

针对B2O3含量的变化对SiO2-Al2O3-B2O3-RO体系玻璃的介电性能、失透温度和微观结构的影响进行研究分析.研究发现:随着B2O3含量的提高,玻璃的介电常数和介电损耗逐步下降,玻璃的失透温度范围变的更大.而且,B2O3含量升高后玻璃更易于失透,导致玻璃失透的主要原因是玻璃分相;FTIR光谱分析显示,随着B2O3含量的升高,B2O3在玻璃中存在的结构发生了转变,[BO3]逐步向[BO4]进行转变.     

PbO-Fe2O3-V2O5-P2O5玻璃结构与性能研究

钒、铁磷酸盐玻璃作为一种半导体材料受到许多研究者的关注.选择了PbO-V2O5-P2O5、PbO-Fe2O3-P2O5和PbO-Fe2O3-V2O5-P2O5三组玻璃系统,研究了V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构和性能的影响.通过红外光谱(IR)和差热分析(DTA)发现,V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构的影响不同,Fe2O3不但会降低[PO4]基团的桥氧数,还会打断P=O双键,以[FeO4]形式参加网络结构,使玻璃结构趋于稳定.