Li2O-ZnO-SiO2微晶玻璃析晶动力学研究

利用经典Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程分析了含成核剂氧化钛的Li2O-ZnO-SiO2微晶玻璃的析晶动力学,并用XRD与SEM研究了热处理制度对玻璃析晶行为的影响.结果表明玻璃的晶化过程为多阶段晶化,在析晶初始阶段析出的晶体为γⅡ-LZS,当温度大于760℃时由在γⅡ-LZS的晶界开始生成方石英新相.采用Kissinger法计算得到γⅡ-LZS与方石英晶体的析晶活化能分别为315.2KJ/mol与343.7KJ/mol.     

CaO-SiO2-R2O-F系微晶玻璃的制备

通过烧结法制备了CaO-SiO2-R2O-F系微晶玻璃,用XED、DTA方法对微晶玻璃的析晶温度、物相组成等进行了分析,并通过SEM观察了微晶玻璃的断面形貌.讨论了热处理制度对析晶的影响.结果表明:晶化温度对微晶玻璃析晶过程有显著的影响.在晶化温度为870℃时,主晶相为枪晶石,化学式为ca4(F15(OH)05)si2O7在这个温度下,析出了大量的枪晶石晶体,还有少量的硅碱钙石及ca2SiO2F2晶体.     

Li2O-ZnO-SiO2系高膨胀微晶玻璃的制备和研究

利用传统熔体冷却方法制得了以P2O5为晶核剂的Li2O-ZnO-SiO2系统玻璃,并探索了该系统微晶玻璃的制备工艺。同时借助X射线衍射仪和和膨胀系数测定仪确定了试样的晶相种类、基玻璃的转化和软化温度以及玻璃的热膨胀系数,探讨了热处理时间对微晶玻璃膨胀系数的影响,从而对该系统玻璃焊料与金属封接的应用前景作了分析。     

MgO含量对微晶玻璃结构及性能的影响

锂铝硅系微晶玻璃是一种具有优异的光学、力学性能的微晶玻璃材料。本文制备了以透锂长石和二硅酸锂为主晶相的锂铝硅系透明微晶玻璃,并通过DSC、XRD与SEM研究了MgO含量对该微晶玻璃析晶行为及结构的影响,利用维氏硬度、抗弯强度等测试方法研究了MgO含量对该微晶玻璃力学性能的影响。结果表明,当MgO含量(质量分数)从0%增加至3%,基础玻璃的析晶温度从771 ℃降低至729 ℃,析晶能力增强,微晶玻璃的结晶度从62%增加至72%,晶粒尺寸从29 nm增大至33 nm。随着MgO含量的增加,微晶玻璃中会析出β-石英固溶体,抗弯强度增大。     

Li2O-ZnO-SiO2-PbO系高膨胀封接微晶玻璃的研究

以Ｌｉ２Ｏ－ＺｎＯ－ＳｉＯ２－ＰｂＯ系为基础成分，以Ｐ２Ｏ５为成核剂，制备了膨胀系数在１２７．５＊１０＾－７－１９６．７＾－７℃＾－范围内的高膨胀微晶玻璃。对影响膨胀系数的因素进行了分析。     

Li2O-ZnO-SiO2系高膨胀微晶玻璃的制备和研究

利用传统熔体冷却方法制得了以P2O5为晶核剂的Li2O-ZnO-SiO2系统玻璃，并探索了该系统微晶玻璃的制备工艺。同时借助X-射线衍射仪和膨胀系数测定仪确定了试样的晶相种类、基础玻璃的转化和软化温度并对玻璃膨胀系数进行了测定，探讨了热处理时间对微晶玻璃膨胀系数的影响，从而对该系统玻璃焊料与金属封接的应用前景作了分析。     

极性微晶玻璃的恒温定向析晶

采用恒温析晶工艺制备了晶粒定向的ＳｒＯ－ＴｉＯ２－ＳｉＯ２极性微晶玻璃，其压电常数ｄ３３＝１２×１０＾－１２Ｃ／Ｎ，可用于制作水听器等压电传感器件，用ＳＥＭ研究了晶体生长形貌，讨论了该玻璃的定向析晶特性，证明了Ｓｒ２ＴｉＳｉ２Ｏ８晶体具有自发形成晶体极轴地玻璃表面向玻璃内部定向生长的特性，使之在恒温场中即可定向析晶。     

含氟和磷Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃的析晶机理

以Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)三元系微晶玻璃为研究对象,采用差热、X射线衍射和扫描电镜等研究了含磷和含氟磷LAS玻璃的析晶动力学和晶化过程,分析了氟、磷化合物对LAS玻璃晶化过程的影响机制.结果表明:氟、磷化合物对LAS玻璃的析晶过程有不同的作用机制.磷化物能显著提高LAS玻璃的析晶温度、活化能和有效频率因子,并抑制了晶体生长,但存在α-锂辉石向β-锂辉石转变;氟化合物降低了析晶温度和活化能,因而不存在晶相转变过程,但晶体生长速度加快;氟、磷化合物同存可以调整了玻璃的析晶动力学参数,改善玻璃的析晶能力,细化晶粒,能获得所需晶相及显微结构.     

结晶度在Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃析晶研究中的应用

结晶度是表征玻璃析晶程度的重要参数,利用结晶度来研究析晶机理是本文的一个尝试.文中从Avrami和Arrhenian理论推出结晶度与析晶参数的关系式(1/n)1n(-1n(1-x))=1nk0-E/RT+ht,结合试验数据,得到在810～980℃,nE为17.42kJ/mol,而在710～810℃温度段nE为125.44kJ/mol.研究结果表明:Johnson-Mehl-Avrami公式中的活化能E应包括玻璃和晶相之间的界面能和晶体和玻璃相结构中原子的自由能差,而不同温度段玻璃转变成晶相所需能量是不同的,仅以J-M-A结论中的整体活化能E分析玻璃在整个热处理过程中的析晶机理是不完全的.     

CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃表面析晶动力学研究

采用X衍射分析（XRD）,扫描电镜分析（SEM）等测试分析手段,研究了CaO-Al2O3-SiO2（以下简称CAS）系统微晶玻璃的析晶动力学。通过块状样品的析晶趋势表征了表面析晶模式,计算了晶体生长阶段的析晶速率;采用SEM测试方法分析了玻璃颗粒中晶体长大过程。     

晶化温度对Li2O-ZnO-SiO2玻璃陶瓷显微结构和性能的影响

采用差热分析方法研究了LZS系玻璃陶瓷的析晶动力学和析晶过程,讨论了晶化温度对玻璃陶瓷的晶相、显微结构及热膨胀系数的影响.结果表明该LZS系玻璃陶瓷析晶活化能为173.28KJ/mol,晶化指数为2.76,体积析晶趋势较大;晶化温度在775℃以下时,主晶相为硅酸锂锌,次晶相为Li2ZnSiO4并有极少量方石英,为枝状晶体;在此温度上主晶相为方石英,次晶相为硅酸锂锌和Li2ZnSiO4,为粒状晶体,晶粒大小在0.1 5～0.4μm之间.制得的玻璃陶瓷的热膨胀系数在103～137×10-7℃-1之间,大小依赖于晶相与其含量;不同晶化温度下主晶相的热膨胀系数是玻璃陶瓷热膨胀系数的决定性因素.     

添加CeO2的Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的晶化和性能研究

采用差热分析,X射线衍射分析和扫描电镜等分析手段研究了添加质量分数为5%CeO2对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃形核和晶化的影响.结果表明添加5%CeO2使该体系玻璃转变温度降低,晶化峰值温度降低,最佳成核温度从760 ℃降低到730℃.晶化过程中,β-石英固溶体首先从玻璃中析出,在较高温度,β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体.通过计算发现,添加CeO2后,样品的晶化活化能E和晶化指数n从添加前(323±7)kJ/mol,2.8±0.2变为(282士7)kJ/mol,3.2±0.2.说明了添加CeO2在降低玻璃的粘度的同时促进了玻璃晶化,而对材料的透明性与热膨胀系数等影响很小.     

添加ZnO对SiO2-CaO-Al2O3-MgO系微晶玻璃析晶的影响

应用扫描电子显微镜和X射线衍射等技术,研究了添加不同质量分数(下同)的ZnO对SiO2-CaO-Al2O3-MgO系玻璃析晶和显微形貌的影响.结果表明:在所研究的玻璃体系中,ZnO加入后优先与玻璃体中的钙、硅元素发生反应,生成锌黄长石Ca2ZnSi2O7.另一部分ZnO和少量Fe2O3固溶到硅灰石(CaSiO3)晶体中形成(铁,锌)辉石晶体[Ca(Fe,Zn)Si2O6].随着玻璃中ZnO添加量的提高,越来越多的钙、硅与之反应生成Ca2ZnSi2O7,主晶相由CaSiO3逐渐转变为CaZnSi2O7.玻璃样品在随炉升温至1 050℃的情况下,以表面析晶为主,析出晶体呈枝状.玻璃先在750℃低温退火处理有利于晶体的整体析出,晶体形态由ZnO为5%时的鱼骨状变为15%时的条带状组织.     

锂铝硅系统微晶玻璃的析晶及热处理工艺研究

制备了Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,采用差热分析(DTA)、X衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段对该系统微晶玻璃的析晶过程和微观结构进行了研究。通过正交实验讨论了热处理温度及时间对微晶玻璃热膨胀性能的影响。结果表明:通过热处理工艺来控制晶相的析出,析晶初始温度下首先析出的晶相为β-石英固溶体,随晶化温度升高β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体,可以使样品的热膨胀性能符合要求。获得较小热膨胀系数的热处理工艺为:核化温度620℃,核化时间1小时,晶化温度840℃,晶化时间3小时。所获得的微晶玻璃的热膨胀系数为9.510-7/℃,可作为低膨胀材料使用。     

Fe2O3,ZrO2及F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶行为的影响

研究了形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响,将形核剂掺量(质量分数)分别为1.0?2O3,2.0%ZrO2和4.0%F添加到基础玻璃中.用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分析了微晶玻璃析晶和显微特征.不添加任何形核剂的样品以及分别添加1.0?2O3和1.0?2O3 2.0%ZrO2形核剂的样品以表面析晶为主,在1 053 ℃保温1.0 h后,析出晶体以硅灰石(CaO·SiO2)为主,同时还有少量钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)和透辉石(CaO·MgO·2SiO2)析出.Fe2O3的加入促进了玻璃的析晶和生长,而ZrO2的作用正好相反,抑制了玻璃的析晶.对于添加1.0?2O3 2.0%ZrO2 4.0%F形核剂的样品,在1 040 ℃保温1.0h后,其析出晶体以整体析晶为主,块状晶体均匀析出,析出主晶相为钙长石.     

高含量ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃晶化和性能的影响

采用差热分析、X-射线衍射分析和扫描电镜等分析手段研究了高含量ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃晶化和性能的影响.结果表明随着ZnO由9wt%增加到11wt%,该系统玻璃转变温度降低,晶化峰值温度降低,最佳成核温度从755±2℃降至745±2℃.通过计算,样品的晶化活化能E和晶化指数n分别为303±3(kJ/mol)、286±3(kJ/mol)、278±3(kJ/mol)和2.9±0.2、3.1±0.2、3.4±0.2.说明了ZnO在能降低玻璃熔融温度的同时能促进玻璃晶化,但ZnO含量达到11wt%时,其热膨胀系数发生突变.     

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。     

ZrO2含量对BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响.研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同).对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4.添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7.对高ZrO2含量或1%～2% ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的.在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850 ℃保温12 h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变.     

晶化时间对BaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃相转变和热膨胀系数的影响

用X射线衍射、差示扫描量热法和热膨胀系数测试研究了BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃的不同晶化时间对其相组成和热膨胀系数的影响.结果表明:在850 ℃,BAS玻璃快速晶化析出六方钡长石;随着晶化时间的延长,六方钡长石逐渐向单斜钡长石转变;当晶化时间为24 h时,六方钡长石完全转变为单斜钡长石.微晶玻璃的相组成与热膨胀系数的关系近似满足两相模型,可通过改变晶化时间来控制相组成,方便的获得热膨胀系数在(4～8.75)×10-6/℃范围内可调整的BAS系微晶玻璃.