MgO,ZnO和BaO对Li_2O–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃结晶化和 热膨胀性能的影响(英文)

通过传统熔融法制备了添加MgO,ZnO和BaO的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃。并通过微分热分析、X射线衍射和扫描电镜研究了MgO,ZnO和BaO对LAS玻璃的结晶化影响,测量了LAS的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)。结果表明:添加1.0%～1.5%(质量分数,下同)MgO,1.0%～3.0%ZnO或1.5%～3.5%BaO的LAS微晶玻璃在500℃以下都表现出负的热膨胀性。随着MgO含量的减少,形成了β锂辉石固溶体(LiAlSi3O8)并导致CTE显著增大。当添加0.5%MgO时,从100～700℃具有0.5120×10-6/℃到1.6913×10-6/℃的正膨胀系数。     

ZnO取代部分Al2O3的Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的相变和性能

研究了以质量分数（下同）0～15%的ZnO取代Li2O-Al2O3-SiO2玻璃体系中相等质量的Al2O3后,微晶玻璃相变和性能。结果表明：随ZnO的取代量的增加,玻璃的熔化温度和玻璃晶化峰温度及转变温度不断降低,所有成分的微晶玻璃均可以得到具有细小等轴晶粒的组织结构,材料的热膨胀系数较低。当ZnO的取代量为5％时,首先析出的晶相仍为β-石英固溶体;随温度升高β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体,与未取代时几乎一样,组织和性能的变化也较小。当ZnO的取代量增加到10％时,820℃高温晶化后,除了析出了β-石英固溶体、β-锂辉石固溶体外,还出现了硅锌矿相,使材料有较好的热性能和力学性能。当ZnO的取代量增加到15％时,材料的晶粒易粗化,抗弯强度和断裂韧性下降。     

热处理对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的影响

本文对Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）微晶玻璃的热处理制度、光学性能和热膨胀性能进行了分析,分析结果表明：应根据DTA曲线来确定最佳的成核温度范围和晶化温度范围并合理制定热处理制度;晶核密度和晶核尺寸随保温时间逐渐增加具有相反的趋势;晶粒尺寸大小将很大程度上影响微晶玻璃的光学性能;由于β-石英固溶体和β-锂辉石固溶体具有各向异性特点和螺旋链状结构,使其具有低的热膨胀系数和自由恢复形状特性。     

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.     

ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统低膨胀微晶玻璃性能的影响

利用DTA、X-射线衍射、SEM(电镜扫描)的测定分析及热膨胀系数的测定等实验手段,研究了ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统低膨胀微晶玻璃的熔制性能、析晶性能及热膨胀性能的影响.     

烧结法制备Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的烧结制度及性能研究

采用烧结法制备了Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃。通过DSC分析，并结合对LAS微晶玻璃烧结过程的研究，提出了其较合适的烧结制度。用XRD对该微晶玻璃的物相组成进行了研究，讨论了烧结温度对LAS微晶玻璃热膨胀系数及抗弯强度的影响。为获得具有结构均匀致密、晶相含量高的LAS微晶玻璃，应使烧结温度尽量接近主晶相析晶温度。本文研究的LAS微晶玻璃的适宜烧结温度为1130℃。     

石英玻璃对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃性能的影响

向水淬后的Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃粉中加入石英玻璃粉，参照玻璃粉末的DTA曲线确定晶化温度，采用烧结法制备出了低膨胀微晶玻璃材料。运用XRD分析了材料的晶相种类，测定了材料的热膨胀系数、密度、抗折强度等性能，分析讨论了石英玻璃粉对材料性能的影响结果表明，石英玻璃粉含量增大，材料的热膨胀系数值减小。密度值增大，抗折强度值降低，析出主晶相为β-锂辉石固溶体。     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化和性能的影响

以CaO-Al2O3-SiO2三元系微晶玻璃为研究对象,从玻璃析晶动力学方面进行研究,通过DTA和SEM等分析方法,对微晶玻璃析晶行为进行研究,利用析晶活化能E和析晶参数n值来分析析晶机理;实验结果表明:析晶参数n=2,体系属于整体析晶。随着Al2O3含量的增加,析晶温度有升高的趋势,析晶活化能增大,有利于玻璃的烧结;试样密度增大,显微硬度增加。     

溶胶-凝胶制备Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的研究进展

Li2OAl2O3SiO2系统微晶玻璃由于其膨胀系数低,耐高温及抗热冲击性等优异性能而受到广泛重视。本文主要介绍了溶胶凝胶工艺原理、制备过程,及在Li2OAl2O3SiO2系微晶玻璃上的应用,最后简述了Li2OAl2O3SiO2系微晶玻璃的应用现状。     

Li2O对近零膨胀Li2O-Al2O3-SiO2透明微晶玻璃性能的影响

以Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系微晶玻璃为研究对象,采用示差扫描量热(DSC),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)等测试方法研究不同Li2O含量锂铝硅透明微晶玻璃的相转变及其各项性能.结果表明,随着Li2O含量的增加,玻璃的熔化温度降低,熔化质量提高,析晶峰温度降低.热处理后的玻璃试样,随着Li2O含量的增加,主晶相由LixAlxSi3-xO6逐渐转变为LiAlSi2O6,颗粒尺寸变大,热膨胀系数变大,化学稳定性提高,透明性变差.     

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.     

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。     

Li2O-Al2O3-SiO2系低膨胀微晶玻璃的研究

本文以Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系统为基础玻璃成分，锂辉石、高岭土、石英砂、滑石等矿物和部分化学试剂为主要原料，采用熔融法制备了LAS系低膨胀微晶玻璃。运用XED和SEM等现代测试分析手段对材料的晶相和显微结构进行了观察和分析，并讨论了不同的Li2O、Al2O3、SiO2之比和不同的晶核剂对析出主晶相的影响。实验表明，所制微晶玻璃的主晶相为β-锂辉石固溶体，晶粒尺寸为0.5～2μm，材料不透明，其抗折强度为80～108MPa。     

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.     

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.     

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.     

锂云母微晶玻璃热膨胀性能的研究

以MgO -Al2 O3-SiO2 -Li2 O -R2 O -F(R =Na,K)为基础玻璃组成 ,研究了晶化工艺条件对锂云母微晶玻璃热膨胀性能的影响 .结果表明 :10 5 0℃以上 ,在相同保温时间下 ,热膨胀系数随着晶化温度的升高而下降 ,其值在 30 .6× 10 - 7～ 5 7.9× 10 - 7℃ - 1 ( 2 0～ 5 0 0℃ )间变化 ,较好满足低膨胀材料 ( 30× 10 - 7～ 6 0× 10 - 7℃ - 1 )的封接要求 .热膨胀系数随晶化温度的升高而下降 ,其原因是 β锂辉石低膨胀相少量增加和微孔及微裂纹的增加引起宏观膨胀量减少共同作用的结果 .在晶化温度不变的情况下 ,增加保温时间具有和提高晶化温度相同的效果 .根据实际应用要求 ,材料性能可以在热膨胀系数、抗弯强度和切削性能三者之间加以优化     

Li2O-ZnO-SiO2系微晶玻璃的结晶及其封接特性

采用X射线衍射定性分析、差热分析、扫描电镜等手段研究了Li2O-ZnO-SiO2(组成为9.0%Li2O,27.1%ZnO,55.6%SiO2,2%K2O,3.2%P2O5,3.1?O,质量分数)玻璃粉末处理后的微晶玻璃的的结晶特性.结果表明:当热处理温度低于800℃时,主晶相为半蜷曲状二硅酸锂和硅酸锌,次晶相为圆柱状α-方石英;当热处理温度超过800℃后,a-方石英逐步转变成β-方石英并成为主晶相,次晶相为二硅酸锂和硅酸锌且部分晶体重熔转变成玻璃.重熔过程有利于与金属材料封接.当热处理温度为950℃,封接后的封接件(不锈钢壳体,铜针引线)中微晶玻璃的外观良好,呈乳白色.密封气密性良好.500℃热冲击实验[(-55±2)～(500±5)℃]后,微晶玻璃无损伤.微晶玻璃在500℃时绝缘强度为3 3×1012Ω·cm,膨胀系数为129×10-7/℃.