MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的IR、DTA和XRD研究

利用红外光谱、差热分析、Ｘ射线粉末衍射、电子显微镜等手段研究了含有ＴｉＯ_２和ＺｒＯ_２的薹青石微晶玻璃的分相、成核与析晶过程．热处理过程中玻璃首先发生分相,富含钛离子的一相呈现点滴状,均匀分散于玻璃基体中．随后玻璃中析出大量微小的镁铝钛酸盐晶粒,并保持与玻璃分相类似的显微结构形貌．在玻璃析晶过程中钛离子逐渐向六配位状态转化,表明玻璃中钛离子参与形成晶相,玻璃相中钛离子含量逐渐减少．     

Li2O·Al2O3·4SiO2-Ta2O5系微晶玻璃分相与析晶机理研究

采用Ta2O5为晶核剂制备Li2O.Al2O3.4SiO2-Ta2O5微晶玻璃,并研究其分相、析晶机理,构建晶化模型.结果表明Ta2O5能有效促进玻璃的体积析晶,获得了晶粒尺寸为50nm的精细组织.非等温动力学计算显示随Ta2O5含量增加,析晶活化能降低,析晶指数增加,析晶动力学参数K(Tp)作为析晶判据更为合理.研究发现,LAST玻璃冷却时因亚稳分解导致互锁分相,形核前期又借助成核生长机制发生微滴分相,晶体生长则在继承亚稳分相形貌基础上发生"他形"析晶.最终构建了LAST微晶玻璃的晶化模型.     

F-离子对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化的影响

采用差热分析(DTA)，X射线衍射分析(XRD)，扫描电镜(SEM)等分析手段研究了F^-离子对Li2O—A12O3-SiO2系微晶玻璃形核和晶化的影响。结果发现，引入F^-离子使得玻璃的析晶峰值温度降低，玻璃的析晶活化能E降低，晶化指数n加大。引入F^-离子后，一方面促进了玻璃析晶和晶化，LixAlxSi1-xO2固溶体析出以及LixAlxSi1-xO2固溶体向β-锂辉石固溶体转变加快，晶化后的晶粒尺寸加大，析晶活化能E，晶化指数n与扫描电镜(SEM)分析一致。表明F^-离子促进了玻璃晶化和离子扩散。     

La2O3在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2微晶玻璃中的作用

在MgO-Al2O3-SiO2-TiO2玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析，X射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响。氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低，同时避免了高膨胀方石英相的析出。随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用。     

含AlF3和ZrF4氟化物玻璃的分相与析晶

以摩尔组成为8．7MgF2-17．4CaF2-8．7SrF2-13．3BaF2-13．0YF3-31．6．AlF3-7．3ZrF4的氟化物玻璃为对象，研究了玻璃的分相和析晶．研究表明，玻璃中同时含有AlF3和ZrF4时，玻璃产生明显的分相，玻璃在高温下对水比较敏感，容易产生表面析晶．玻璃内部的析晶主要来自稳定性较差的富Al相，受空气中水分的影响，玻璃表面的析晶首先产生于富Zr相．依据玻璃的分相和析晶表现，讨论了含AlF3和ZrF4氟化物玻璃的表面析晶机理．     

Na2O-B2O3-SiO2-SnO2系统的分相与析晶

对Na2O-B2O3-SiO2-SnO2四元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、化学处理各阶段的试样进行能谱分析、XRD分析及SEM分析，确认了SnO2分布在分相结构中的富硼碱相中；在该系统中SnO2晶体的析出有赖于分相过程；分相结构尺度限制了SnO2的析晶尺寸．试验结果表明，通过控制分相结构得到了负载于多孔富硅载体的纳米尺寸的SnO2材料．该材料具有较高的CO氧化催化活性．     

MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统微晶玻璃的析晶过程与微波介电性能

利用DTA、XRD、SEM及TEM等实验手段,研究了MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-CeO2系统玻璃的一个典型组成的析晶过程,并讨论了其在相变过程中微波介电性能的变化规律.研究结果表明,作为核化的先导,原始玻璃在晶化之前已经分相;在热处理过程中,金红石晶核首先在约800℃时析出;硅钛铈矿和α-堇青石则先后在约900和1100℃出现.随着热处理温度和晶化程度的提高,材料的微波介电常数不断提高,而介电损耗则不断下降.但热处理温度超过1100℃时,由于α-堇青石相的大量析出,材料的介电常数开始降低,同时由于晶粒的粗化,介电损耗略有升高.由玻璃受控析晶得到的微晶玻璃由针状金红石、颗粒状硅钛铈矿和板条状α-堇青石三种主要晶相构成,在微波频率下(10G),介电常数可在8～11范围内调控,介电损耗可＜6×10-4,是一种有实用价值的新型微波介质材料.     

添加氧化物对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷析晶性能的影响

采用恒温场晶粒定向晶化工艺制备了Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷，在组成1．2BaO—1．0TiO2—2．6SiO2的基础玻璃中，分别加入0．2CaO和0．1ZrO2，研究了添加不同的氧化物对Ba2TiSi2O8极性玻璃陶瓷析晶性能的影响。实验结果表明，加入CaO和ZrO2都会影响主晶相的析出过程，特别是加入ZrO2造成玻璃陶瓷中产生BaZrSi3O9第二相。此外，压电性能测试显示，加入0．2CaO有利于BTS晶体的定向析晶；加入ZrO2不利于BTS晶体的定向析晶。     

含钛磷酸盐玻璃NaTi2(PO4)3-0.9Ca3(PO4)2的析晶行为

利用差热分析、X射线衍射仪、液氮吸附BET孔经测试仪对组成为NaTi2(PO4)3-0.9 Ca3(PO4)2的含钛磷酸盐玻璃的析晶行为进行了研究.通过对该玻璃相继进行成核、析晶和酸浸泡处理制备了NaTi2(PO4)3骨架多孔微晶玻璃.证明该玻璃在646℃8h成核处理过程中产生了旋节分解特征的成分偏聚,形成了富TiO2玻璃相和富CaO玻璃相交错生长的连通结构,成核处理后的玻璃在738℃析晶过程中依次在富钛相和富钙相中析出NaTi2(PO4)3和β-Ca3(PO4)2.成核过程对析晶的促进作用是通过促进NaTi2(PO4)3的析出而实现的.     

Fe2+、Fe3+对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系微晶玻璃析晶性能的影响规律

为了利用大量的含铁铝硅酸盐固体废弃物制备具有高附加值的微晶玻璃,采用DTA、XRD、SEM、EDS等手段研究了Fe2+、Fe3+对CASM系微晶玻璃析晶性能的影响.结果表明,Fe2+在微晶玻璃中与Mg2+的作用相同,取代以网络外体形式存在的Al3+,使得微晶玻璃的析晶温度逐渐下降,而对析晶能力几乎没有影响,并当Fe2+掺入量为2%时,主晶相由铝黄长石转变为镁黄长石,在7.5%时,进一步转变为透辉石.Fe3+掺量小于7.5%时,起到补充Si4+不足的作用,当大于7.5%时,部分Fe3+起到与Fe2+、Mg2+相同的作用,使得析晶温度呈先升后降的变化,在掺量为7.5%时,铝黄长石主晶相才开始转变为镁黄长石,在10%时,转变为透辉石,且析晶能力得到大幅提升.随着Fe2+和Fe3+含量增加,虽然微晶玻璃中主晶相的变化顺序相同,但Fe2+具有降低微晶玻璃析晶温度的作用,而一定量的Fe3+可作为晶核剂提高微晶玻璃的析晶能力.     

TiO2对CaO-Al2O3-SiO2系玻璃晶化机理的影响

使用差热分析（DTA）方法研究了TiO2对CaO－Al2O3－SiO2系玻璃晶化机理的影响，发现在CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，引入TiO2有助于玻璃网络聚合程度的降低，从而导致玻璃的粘度减小，转变温度Tg和析晶峰温度Tp的降低.玻璃的析晶难易程度和析晶峰温度的高低不存在相互对应关系．CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，不管是否加入TiO2，均以表面晶化为主，TiO2的晶核剂效果不显著．充分的核化热处理也不能促使含TiO2的CaO－Al2O3－SiO2系玻璃发生体积晶化，TiO2的含量越高，核化热处理后玻璃的表面晶化效果越显著．     

K2O-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃的分相与析晶

利用ＨＲＥＭ和其它分析手段研究了含氟或含锆Ｋ２Ｏ－ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统玻璃液滴状分相对成核的影响,实验中观察到成核首先从液滴相内部开始,根据晶核的电子衍射图样和晶格条纹数据结合晶面间距计算,分析了分相对成核的影响以及引起整体析晶的主要因素和析晶次序等。     

辅助电场下TeO2-Nb2O5-AgCl系统玻璃的核化与析晶机理研究

在玻璃材料热处理过程中施加辅助电场,如果玻璃相的介电常数小于析出晶相的介电常数,则对玻璃的核化、晶化过程起促进作用;反之则起抑制作用．本文推导了辅助电场与温度场共同作用对玻璃核化、析晶过程的影响机理,研究了辅助电场对TeO2-Nb2O5-AgCl系统玻璃核化与析晶过程的促进作用．结果发现,辅助电场能帮助玻璃在稍低于核化和晶化温度区域的温度下成核和析晶,它可以成为控制玻璃核化和晶化过程的一个“开关”,有可能用以精确控制玻璃中纳米晶体的生长．     

锂铝硅系光敏微晶玻璃的研究进展和应用

自Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系光敏微晶玻璃诞生以来,人们便期望将其优秀的异向刻蚀能力应用于微型结构件的制造中。目前,对锂铝硅系光敏微晶玻璃材料的研究主要集中在成核机理、析晶过程和组分、性质间的关系等方面。光敏微晶玻璃的光敏性和结晶性能密不可分,光敏性决定了晶核的形成,而生成的偏硅酸锂晶体则决定了其异向刻蚀能力。因而对成核机理和析晶过程的研究至关重要,亦有利于了解玻璃的本质。而随着科学技术的发展进步,光敏微晶玻璃的某些性能已不能很好地满足应用要求,如介电损耗和化学稳定性,因此提高光敏微晶玻璃的性能变得必要。随着研究的日益深入,光敏微晶玻璃在实际应用中也暴露出一些问题,如刻蚀精度、壁角倾斜度、内壁光滑度、介电损耗高等,这些问题制约着该材料的发展,亟待解决。 本文阐述了锂铝硅系光敏微晶玻璃的光敏化诱导析晶原理,详细介绍了Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系光敏微晶玻璃的研究进展以及在三维集成电路、微流控芯片和微通道板等方面的应用,分析了现阶段存在的问题,并指出了今后光敏微晶玻璃的研究方向。     

B2O3-Al2O3-SiO2透明玻璃陶瓷研究

玻璃陶瓷属于一类多晶陶瓷材料.通过调整玻璃基质和晶相组成可以制备出具有良好的力学、热学、电学和光学性能的玻璃陶瓷材料.采用传统的熔融和退火技术制备出含B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O-K2O组分的硼铝硅玻璃,并通过成核和长晶工艺最终制备出透明玻璃陶瓷.配合料在铂金坩埚中于1450℃下熔融2h,然后经两步热处理制度控制晶核的生成和晶粒的长大.采用差热分析技术确定成核和长晶温度.采用X射线衍射技术对不同热处理制度下的玻璃陶瓷样品进行分析,以确定最佳成核和长晶条件.采用扫描电子显微镜分析玻璃陶瓷形态,晶粒尺寸及其在残余玻璃相中的分布.采用UV-Vis-Nir分光光度计测定玻璃陶瓷样品的透过率.     

PbI2-PbCl2-KCl系统玻璃的形成及其析晶行为研究

本文从阳离子的配位数、化学键的特性等角度出发，探讨了ＰｂＩ２－ＰｂＣｌ２－ＫＣｌ三元系统的玻璃形成特性，并以ＤＳＣ、ＳＥＭ和ＸＲＤ等为手段研究了组成为５０ＰｂＩ２３０ＰｂＫＣｌ（ｍｏｌ％）的玻璃的析晶行为。析晶学研究表明，所得玻璃的高、３氏温相变机量彼此不同，所得玻璃的析经能接近于较稳定的氟锆酸盐玻璃，因此在析晶温度睛表现出了较慢的析晶速率，通过适当的热处理，可以工餐透过与原始玻璃一致的微晶玻璃，     

K2O-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃的分相与析晶

利用HREM和其它分析手段研究了含氟或含锆K₂O－MgO－Al₂O₃－SiO₂系统玻璃液滴状分相对成核的影响．实验中观察到成核首先从液滴相内部开始,根据晶核的电子衍射图样和晶格条纹数据结合晶面间距计算,分析了分相对成核的影响以及引起整体析晶的主要因素和析晶次序等．     

Crystallization of CaHf1? x Zr x Ti2O7 (0?≤ x ≤?1) zirconolite in SiO2–Al2O3–CaO–Na2O–TiO2–HfO2–ZrO2–Nd2O3 glasses

Glass-ceramics containing (Hf,Zr)-zirconolite crystals (nominally CaHf_1−x Zr _x Ti₂O₇ with 0 ≤ x ≤ 1) were envisaged to immobilize minor actinides and plutonium. Such materials were prepared in this study by controlled crystallization of glasses belonging to the SiO₂–Al₂O₃–CaO–Na₂O–TiO₂–HfO₂–ZrO₂–Nd₂O₃ system. Neodymium was used as trivalent actinides surrogate. The effect of total or partial substitution of ZrO₂ by HfO₂ (neutron poison for fission reactions) on glass crystallization in the bulk and near the surface is presented. It appeared that Hf/Zr substitution had not significant effect on nature, structure, and composition of crystals formed both on glass surface (titanite + anorthite) and in the bulk (zirconolite). This result can be explained by the close properties of Zr⁴⁺ and Hf⁴⁺ ions and by their similar structural role in glass structure. However, strong differences were observed between the nucleation rate I_Z of zirconolite crystals in glasses containing only HfO₂ and in glasses containing only ZrO₂. Hf-zirconolite (CaHfTi₂O₇) crystals were shown to nucleate only very slowly in comparison with Zr-zirconolite (CaZrTi₂O₇) crystals. Composition changes - by increasing either HfO₂ or Al₂O₃ concentration or by introducing ZrO₂ in parent glass - were performed to increase I_Z in hafnium-rich glasses. The proportion of Nd³⁺ ions incorporated in the zirconolite phase was estimated using ESR.