溶胶-凝胶法制备Li2O-ZnO-B2O3-SiO2系低温玻璃料

以有机锌盐、有机锂盐、正硅酸乙酯、硼酸为原料,乙醇为溶剂,采用溶胶-凝胶法成功制备出Li2O-ZnO-B2O3-SiO2系微晶玻璃料,通过TG-DTA、FTIR、XRD等材料测试方法对Li2O-ZnO-B2O3-SiO2系玻璃料进行分析.结果表明:最佳pH值是4.5,反应温度是40℃,最佳配比Li2O∶ ZnO∶B2O3:SiO2=15∶ 15∶ 10∶ 60;干凝胶开始析出晶体的温度为480℃;当热处理温度为660℃时,能够生成稳定的SiO2晶体,样品晶粒粒径为55.1 nm.     

ZnO-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃的制备及其低温共烧特性研究

为了满足微波电路小型化、集成化、低成本的发展要求,出现了低温烧结微波介质陶瓷.目前LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramics)技术已被广泛地应用于无线通讯系统中.通过溶胶-凝胶法制备了ZnO-B2O3-SiO2低熔玻璃,经过800℃热处理微晶化后添加到0.3BaZrO3-0.7(Mg0.7Zn0.3)2SiO4复合陶瓷相中,以达到低温烧结的目的.讨论了pH值、温度对凝胶化过程的影响,并通过FTIR和XRD分析了凝胶、玻璃和微晶之间的转变及其结构的变化.研究发现:控制溶胶pH值为0.5,凝胶温度为60℃以及热处理温度为800℃,可以得到稳定的ZnO-B2O3-SiO2微晶玻璃粉末;将其掺入到0.3BaZrO3-0.7(Mg0.7Zn0.3)2SiO4复合陶瓷相中可以将烧结温度降至900℃.低熔微晶玻璃对陶瓷相的润湿性能良好,在较低温度下产生的液相有利于促进微晶玻璃+陶瓷体系的烧结.     

纳米复合材料Co0.5Ni0.5Fe2O4-SiO2的显微结构和磁性

采用溶胶-凝胶法制备了Co0.5Ni0.5Fe2O4-SiO2纳米复合材料.利用热重-差热分析表征了热处理过程中干凝胶的变化.用X射线衍射、透射电镜、振动样品磁强计和M(o)ssbauer效应研究了样品的结构、晶粒尺寸和磁性.结果表明:经900℃热处理后,形成了分布均匀的Co0.5Ni0.5Fe2O4-SiO2纳米复合材料,其中Co0.5Ni0.5Fe2O4-SiO2的晶粒尺寸为20 nm.随热处理温度的升高,样品的晶粒尺寸、比饱和磁化强度以及矫顽力均变大,并从超顺磁和磁有序的混合状态转变为完全的磁有序状态.     

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.     

ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃红外光谱的研究

通过红外光谱,对不同组成的ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃的网络结构进行了研究,分析了ZnO-B2O3-SiO2玻璃体系的组成改变所引发的基团结构变化.结果发现:ZnO大于30%时,Zn进入B-O-Si网络形成Zn-O-B或Zn-O-Si键;ZnO含量大于40%时,形成[ZnO4]四面体;同时,ZnO含量的增加还会促使[BO3]向[BO4]的转变,以致形成高硼基团;SiO2/B2O3比增加同样会导致Zn-O-B或Zn-O-Si键以及[ZnO4]单元的数量增加,同时也会使得[BO3]向[BO4]的转变,并趋于形成高硼基团.     

ZnO对ZnO-B2O3-SiO2低熔点玻璃结构与性能的影响

ZnO-B2O3-SiO2玻璃是一类重要的低熔点玻璃,在玻璃深加工领域具有重要的应用.在ZnO-B2O3-SiO2玻璃中,ZnO含量的变化对玻璃结构和性能产生显著的影响.因此,本文调整ZnO-B2O3-SiO2玻璃中ZnO的引入量,结合DSC、红外光谱等测试手段,研究ZnO对玻璃的网络结构、热学性能、化学稳定性的影响规律.研究结果表明:随着ZnO含量的增多,Zn2+以[ZnO4]四面体结构进入到玻璃网络体结构,出现了[BO4]结构体向[BO3]结构体的转变.ZnO含量的增加,降低了玻璃的Tg和Ts,增大热膨胀系数,增强化学稳定性.ZnO的最佳引入量是32%,此时玻璃具有较低的Tg(495 ℃)和Ts(529 ℃),热膨胀系数为8.96×10-6 /K ,耐酸碱性能等级均为A级.在ZnO-B2O3-SiO2玻璃涂覆应用中,最佳的烧结温度为560 ℃,在ZnO含量为 32%时,涂覆层硬度最佳,硬度值为648.9 Hv.     

封接用Li2O—ZnO—Al2O3-SiO2玻璃析晶和热膨胀行为研究

以传统熔融冷却法制得了Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2(LZAS)系统无色透明的基础玻璃,通过热处理获得了与4J 29可伐合金封接用微晶玻璃材料.运用DTA、XRD等手段分析了组成和热处理制度对玻璃析晶和热膨胀行为的影响.结果表明,随ZnO取代(SiO2+Al2O3),NBO/T逐渐增大,第1、第3放热峰向低温方向偏移,第2放热峰则稍向高温方向偏移;对于24.5Li2O-15ZnO-8.55Al2O3-51.25SiO2-0.7P2O5系统玻璃来说,晶化温度对析出晶相的种类和含量影响显著,随晶化温度的升高,晶相变化表现出如下趋势:主晶相由方石英向Li2Al2Si3O10转变,次晶相由βⅡ/-Li2ZnSiO4向γ0-Li2ZnSiO4转变.这种变化也反映在热膨胀行为上,即随晶化温度升高,热膨胀系数在(40.2～123.6)×10-7/K之间变化.经535℃, 2h和700℃, 2h处理后获得的热膨胀系数为49.5×10-7/K,可满足与4J 29可伐合金封接使用要求.     

Sol-Gel法合成锌铝尖晶石的影响因素研究

以Zn(NO3)2·6H2O,Al(NO3)3·9H2O为原料,柠檬酸为络合剂,采用sol-gel法制备了尖晶石型ZnAl2O4粉体.得到干凝胶后在不同温度下(600～ 800℃)进行热处理.探究pH值对凝胶的影响以及煅烧温度对粉体相组成和显微结构的影响.用热分析,X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)等手段对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征.结果表明:当煅烧温度为600℃时,ZnAl2O4开始生成,随着煅烧温度的提高,ZnAl2O4晶粒逐渐长大、发育完整,其他物相含量减少,粉体趋于单一尖晶石晶体结构;随着溶液pH值的增加,ZnO含量增加,ZnAl2O4含量减少,当pH值为3时,得到纯度较高的ZnAl2O4粉体.     

NiFe2O4/SiO2纳米复合材料的合成

以正硅酸乙酯和金属硝酸盐分别作为SiO2和铁氧体的前驱体,通过溶胶-凝胶法成功将NiFe2O4纳米颗粒分散于SiO2基体中制得NiFe2O4/SiO2磁性纳米复合材料。利用IR,XRD,DSC,TEM和振动样品磁场计等分析测试手段对合成的材料进行了检测。研究发现：当干凝胶热处理温度较低时,材料以非晶态存在;当热处理温度达到400℃时,SiO2基体中开始有NiFe2O4团簇形成;当热处理温度达到800℃时．在SiO2基体中形成了结晶较完整的NiFe2O4纳米晶。通过对干凝胶干燥温度对NiFe2O4晶粒大小影响的研究,可以认为完整的SiO2网络有助于更好地限制NiFe2O4晶粒的生长。对材料的磁性能研究结果表明：经156℃干燥,800℃热处理合成的NiFe2O4/SiO2纳米复合材料显示超顺磁性。     

ZrO2对Li2O-Al2O3-SiO2微粉析晶行为的影响

采用高分子网络凝胶法成功地制备出Li2O-Al2O3-SiO2-ZrO2(LASZ)微晶玻璃粉,探讨了添加不同含量ZrO2对LASZ微晶玻璃的析晶行为和相转变的影响.研究表明:热处理温度在700～1200 ℃时,LASZ微粉先形成六方晶系的β-石英固溶体,随热处理温度的升高,逐渐转变为稳定的四方晶系β-锂辉石固溶体.ZrO2含量增加,降低了β-石英固溶体的结晶温度,延迟了β-石英固溶体向β-锂辉石固溶体的转变.当ZrO2的物质的量分数从0增加到4.0%时,析晶活化能从304.6kJ/mol降低到248.9kJ/mol.所获得的LASZ粉末晶粒大小为20～60 nm,晶粒尺寸随温度的升高而增大,随ZrO2的增加而下降.本实验所制备的LASZ微晶玻璃的热膨胀系数为(4～14)×10-7/℃.     

溶胶-凝胶法制备TiO2-SiO2-GeO2玻璃的研究

以GeCl4为原料合成了3－三氯锗丙酸,再以正硅酸乙酯,钛酸丁酯,3－三氯锗丙酸为前驱物,采用溶胶－凝胶法制备了TiO2-SiO2-GeO2玻璃,利用DTA,TG,XRD研究TiO-SiO2-GeO2溶胶向玻璃的转化,利用XPS研究了TiO2-SiO2-GeO2玻璃体系的微结构。     

SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO高强度玻璃纤维掺杂TiO_2的结构性能研究

采用高温熔融的方法制备了不同TiO_2掺杂量的Si O_2-Al_2O_3-Ca O-Mg O高强玻璃纤维,借助FT-IR、XRD和SEM等研究了玻璃的结构和性能。结果表明:随着TiO_2掺杂量的增加,玻璃的密度先快速上升后变缓,玻璃的摩尔体积则先快速下降后变缓;玻璃的介电常数出现极大值,介电损耗出现极小值;玻璃纤维的拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增大后减小的趋势。XRD和SEM表明掺杂TiO_2不会使玻璃析晶倾向增加,不影响玻璃纤维的拉丝工艺。     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

Bi_2O_3-B_2O_3-BaO玻璃的结构与热学性能研究

通过调整ω(Bi_2O_3)/ω(BaO)比例关系,研究了Bi_2O_3-B_2O_3-BaO低熔点玻璃体系结构和性能,通过DTA测定了玻璃软化温度和转变温度,热膨胀测试仪测试玻璃膨胀系数,红外光谱仪和X射线衍射仪分别研究玻璃结构和玻璃化程度。结果表明:玻璃的软化温度和转变温度都随着BaO质量分数的增加而增加,两者均处于较低的温度变化区间;玻璃的热膨胀系数随着BaO质量分数的增加而升高,XRD表明,玻璃的玻璃化程度良好,没有析晶。     

含铬R2O—CaO—Al2O3—SiO2系统结晶质玻璃球状析晶机理的研究

采用顺磁共振（ＥＳＲ）、扫描电镜（ＳＥＭ）、能谱分析（ＥＤＡＸ）、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）等实验方法，研究了Ｃｒ２ＯＥ对Ｒ２Ｏ－ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系统更上一层楼的晶行为的影响，并对 球状析晶机理进行了分析。球晶是由放射状的针形晶体所构成，尺寸约为几个毫米，且呈均匀分布，主晶相为β－ＣａＳｉＯ３。析晶机理是玻璃中的铬在热处理过程中首先以铬钙尖晶石固熔体「ＣａＣｒ２Ｏｒ」的形式析出，然后β－Ｃａ     

含ZnO/SnO_2的SiO_2-B_2O_3-Bi_3O_2封接玻璃性能的研究

用传统熔融冷却法制得SiO_2-B2O3-Bi3O_2系统玻璃,采用差热分析法研究了玻璃的结构和玻璃的特征温度Tg和Tf,测试了玻璃的密度、热膨胀系数、介电常数等性能。结果表明,在SiO_2-B_2O_3-Bi_3O_2系统玻璃中,当ZnO含量增加,ZnO/SnO_2质量比上升时,玻璃的热膨胀系数、密度和摩尔体积均呈下降趋势,玻璃的转化温度Tg和软化温度Tf变化不大,析晶温度Ts则有明显的上升。     

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。     

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.     

K2O含量对B2O3-Al2O3-Na2O玻璃结构及物理性能的影响

选取B_2O_3-Al_2O_3-Na_2O三元玻璃系统,研究改变玻璃系统中K_2O的含量对硼酸盐低熔点封接玻璃性能的影响。通过XRD、DTA等手段对玻璃样品的膨胀系数、转变温度、软化温度、电阻率、介电常数等性能进行了测试。结果表明:在B_2O_3-Al_2O_3-Na_2O三元玻璃系统中,随着K_2O含量的增加,硼酸盐玻璃的膨胀系数呈先下降后上升的趋势,在K_2O含量位于5 mol%左右时,硼酸盐玻璃的膨胀系数小幅下降,这是硼反常现象的体现。K_2O含量在7～8 mol%左右时,膨胀系数出现最低值。玻璃的体积电阻率和介电常数的变化也存在着硼反常现象,随着K_2O含量的增加,均呈现先下降再上升后又下降的趋势。玻璃的转变温度T_g和软化温度T_f的变化趋势基本一致,均呈现先下降后上升再下降的趋势。