稀土光学玻璃析晶动力学研究

本文用DTA法研究了稀土光学玻璃的析晶动力学;用X射线衍射分析法鉴定了玻璃的析晶相;以含稀土氧化物的硼酸盐玻璃为例,计算了玻璃的析晶活化能及晶体生长指数。计算数据说明,玻璃的析晶过程是由扩散过程控制的,晶体的生长是板片状晶体在晶棱接触后才增厚。文中还讨论了析晶相结构及熔体结构对玻璃析晶活化能的影响。     

CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃表面析晶研究

采用差热分析(DTA),X衍射分析(XRD),扫描电镜分析(SEM)等测试手段,研究了CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的析晶热力学,计算出了该组分微晶玻璃表面析晶的析晶活化能E,并确定了最佳热处理制度.其主晶相为β-硅灰石晶体,晶体呈针状,晶体从颗粒表面向内部生长.随着玻璃颗粒粒径的减小,玻璃中的晶体的数目增大,晶体的体积变小.     

氧化锆含量对SiO2-MgO-Al2O3-K2O-ZrO2-F玻璃析晶性能的影响

用扫描电子显微镜、X射线衍射和电子探针等技术研究了氧化锆含量对SiO2-MgO-Al2O3-K2O-ZrO2-F系玻璃析晶性能的影响。结果表明：在所研究的玻璃体系中,氧化锆的加入促进了玻璃在低温下的分相与析晶。在分相区域内,针状云母晶体析出。云母晶体的生长受到分相区的限制,其形状和分相区域相一致。当玻璃中引入质量分数为3．0％的氧化锆后,在热处理过程中首先析出单斜ZrO2和四方ZrO2,表明氧化锆在此玻璃体系中的固溶度小于3．0％。氧化锆的析出促进了云母晶体的形成,枝状云母晶体依靠氧化锆异质外延生长,相互交错形成环形的显微组织。     

根据玻璃的化学组成计算它的析晶能力

处在某种温度条件下玻璃的析晶能力,或者说,在这种条件下玻璃由玻璃态转为结晶态的倾向是玻璃最重要的工艺性质。 玻璃内有晶体是一个缺陷,所以在生产中玻璃析晶是不允许的。为了避免在熔制时,特别是在成型过程以及随后的热处理过程(压制,玻璃制品的修饰,灯工上加工等)中由于析晶所造成的废品,应当尽可能地采用低析晶能力的玻璃。     

SiO2-Al2O3-CaO-MgO-Fe2O3-ZrO2-F系玻璃陶瓷的析晶

应用扫描电子显微镜、X射线衍射及示差扫描量热法等技术研究了一种SiO2-Al2O3-CaO-MgO-Fe2O3-ZrO-F玻璃陶瓷析晶特征和组织形貌.结果表明:玻璃转变温度为725 ℃左右,在730 ℃后形成了分布均匀的孔状非晶态分相现象.在第一放热峰温度(820 ℃)析晶时,玻璃样品为表面析晶,析出晶体为钙长石(CaAl2Si2O8)和硅灰石(CaSiO3).从表面向内部分别形成枝状晶体、枝状晶体和粒状晶体、粒状晶体三层不同的表面析晶形态.在1040 ℃保温后,玻璃样品中表面析晶和整体析晶共存,析出晶相均以钙长石为主.     

氢氧根对半水硫酸钙晶体形貌的影响机理

以二水硫酸钙为原料在氢氧化钠-水体系中水热合成不同形貌的半水硫酸钙晶体,并通过XRD、XPS和电导率等手段对水热产物进行表征,研究了OH^-对水热产物晶体形貌的影响机理。结果表明,在碱性条件下可获得不同形貌的半水硫酸钙晶体,随着OH^-浓度的增大,纤维状形貌水热产物的含量减小而短柱状形貌的含量增多,且当OH^-浓度为1.0×10^-2 mol/L时水热产物以短柱状形貌为主。OH^-影响半水硫酸钙晶体形貌的原因：OH^-会消耗溶液中的Ca²⁺,从而促进二水硫酸钙的溶解,而Ca²⁺浓度的减少不利于半水硫酸钙晶体的成核生长;同时,OH^-对二水硫酸钙的促溶作用会增加溶液中SO₄^2-的浓度,从而促进半水硫酸钙晶体沿（110）和（200）晶面的生长;此外,OH^-在（002）晶面选择性吸附并与该晶面的Ca²⁺反应生成Ca（OH）⁺和Ca（OH）₂,从而阻碍半水硫酸钙晶体沿该晶面的生长。在以上3种作用下半水硫酸钙晶体形貌由纤维状向短柱状转变。本研究可为碱性条件下生产不同形貌半水硫酸钙晶体提供一定的理论依据。     

硅酸盐玻璃的风化

综述影响浮法玻璃、压延玻璃、光学玻璃、晶质玻璃和器皿玻璃的耐风化性因素，风化产物的形貌和风化过程。导出了玻璃表面风化析碱量和环境条件如温度、湿度和时间的关系：玻璃样品的析碱量随风化温度、湿度和时间而增加。风化产物的形貌和成分用SEM，WDS，EPMA和XPS来检测。结果表明：钠钙硅酸盐玻璃风化表面产物主要为钠和钙的碳酸盐。如玻璃发生分相，玻璃的耐风化性不仅与玻璃成分有关，还与分相形貌有关。富硅滴状结构易风化，风化程度随富硅相液滴的数量而增加。在相同条件下，富硅相的连通结构降低玻璃的风化程度。还阐述了玻璃风化机理及如何防止风化的方法，并对改善玻璃耐风化性指出了研究方向。     

Na2O-B2O3-SiO2-TiO2玻璃分相与析晶的研究

熔融分相法是制备负载型纳米TiO2光催化材料的新方法。该方法是以Na2O-B2O3-SiO2-TiO2系为研究对象,通过制备不同组成的样品,并进行X射线分析及显微分析,进一步研究了熔融分相法中玻璃分相与TiO2析晶的关系。结果表明:组成在玻璃分相区域的样品,有玻璃分相现象产生,TiO2晶体能够析出,而在未分相区域的组成,样品中没有产生玻璃分相,TiO2晶体不能析出;玻璃分相的结构影响了TiO2晶体的生长,相同热处理条件下,组成中硅含量越少,其玻璃分相程度越大,TiO2析晶越容易,TiO2的析晶尺寸越大。     

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.     

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。     

添加V2O5对SiO2-Al2O3-MgO系微晶玻璃析晶的影响

为了探讨V2O5对SiO2-Al2O3-MgO系微晶玻璃的析晶的影响,制备了添加质量分数为8%V2O5的玻璃.用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)与电子探针(EPMA)等技术研究了玻璃的析晶特征.结果表明:与未添加V2O5的试样相比,V2O5加入促进了玻璃在较低的温度下析晶.在630℃保温3h后,在玻璃中已开始析出莫来石晶体.随着析晶温度的提高和保温时间的延长,在试样中同时析出莫来石和云母晶体,云母晶体的尺寸和数量逐渐提高,晶体所占体积百分数逐渐增大,而莫来石晶体的尺寸变化不明显,最终形成均匀分布的云母/莫来石复合体.当析晶温度达到1050℃时,玻璃中晶体的析出反而减少,晶体的相互交错度与所占的体积百分数均有所降低.EPMA结果显示试样析晶后,V2O5留在残余玻璃中,表明V2O5没有参与晶体的直接形核,而是以网络外体的形式存在于玻璃体系中,削弱了玻璃的结构,导致晶体析出温度降低.     

晶化温度对SiO2-Al2O3-MgO-F系微晶玻璃析晶的影响

为研究晶化温度对SiO2-Al2O3-MgO-F系云母微晶玻璃的析晶特征的影响,将制得的基础玻璃在不同晶化温度下进行热处理。采用x射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分别对样品进行晶体组成分析和组织形貌观察。结果表明:玻璃中析出的晶体主要是云母、柱晶石、莫来石和ZrO2晶体。在晶化温度为730℃时,玻璃样品中只析出粒状ZrO2晶体;在晶化温度为790℃时,玻璃中出现很多分相区域,分相促进棒状晶体和花形晶体析出;在晶化温度为870℃时,云母晶体开始析出,莫来石和柱晶石晶体为主晶相;在晶化温度为950℃时,玻璃中主晶相变为云母晶体;在晶化温度为1030℃时,片状云母晶体定向排列。     

氧化锌对熔渣微晶玻璃析晶及理化性能的影响

以某贫铁矿制备的冶炼熔渣为主要原料,氧化锌为形核剂,采用熔融法制备熔渣微晶玻璃。利用DSC、XRD、SEM研究氧化锌对熔渣微晶玻璃析晶活化能、晶相、微观形貌及理化性能的影响。研究结果表明,随着氧化锌加入量的增加,熔渣微晶玻璃的转变温度和析晶温度逐渐降低,加入2 wt%氧化锌后析晶活化能降至最小。微晶玻璃表面晶体形貌由片状逐渐变为球状,微晶玻璃密度逐渐增加,耐碱腐蚀性逐渐增强,氧化锌含量小于4wt%时对耐酸腐蚀性影响不大。     

氟云母加入量对可加工氟闪石玻璃陶瓷反应析晶的影响

用X射线衍射、扫描电镜研究了不同加入量氟云母晶体的钠钙玻璃粉末在烧结过程中的反应析晶.结果表明:氟云母加入量小于20%(质量分数,下同)时,反应析晶形成透辉石;加入40%时形成氟闪石;加入60%时氟闪石和氟云母共存;加入80%时大部分氟云母未反应,只有少量氟闪石形成.提出氟云母向透辉石和氟闪石转变的晶体学模型来解释上述结果.烧结过程中,玻璃中的Na2O和CaO通过扩散进入氟云母晶体,导致硅氧四面体平面网断裂,转变成链状结构.反应析晶的最终产物与进入氟云母晶体中的氧含量有关,决定于最终晶体中O和Si的摩尔比.     

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。     

定向生长非线性光学微晶玻璃的制备

定向生长非线性晶体掺杂玻璃具有优越的非线性光学特性,在开发具有特定光功能的光学元器件领域有广泛的应用前景。介绍近年来该类功能微晶玻璃的制备方法及研究进展,包括:可控热处理、超声表面处理、机械热挤压、电化学合成、磁场效用及激光诱导定向析晶等,并对飞秒激光诱导工艺的研究和机理作了较为详细的阐述。利用外场诱导玻璃中的晶体形成与定向生长,可实现将各种不同功能的非线性光学晶体集成在玻璃内部,制备出新型光学材料。最后,对定向生长非线性晶体掺杂玻璃的制备技术进行了展望。     

添加ZnO对SiO_2–CaO–Al_2O_3–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1050℃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。     

云母微晶玻璃析晶动力学的研究

采用差热分析的方法，对ＴｉＯ２作为晶核剂的氟金云母生晶玻璃的析晶动力学参数进行了测定。结果表明：ＴｉＯ２使原始玻璃在晶化过程中产生了先析相钛酸镁，降低了氟金云母相的析晶活化能；氟金云母晶体以二维片层状方式生长，其生长过程受界面过程控制。     

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.     

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.