CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的制备及性能研究

笔者以主晶相为β-硅灰石的CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃为研究对象,利用烧结法制备微晶玻璃。采用不同的晶化热处理制度,研究不同的核化温度和晶化温度对微晶玻璃的显微结构和性能的影响。主要测试了微晶玻璃的机械性能、显微形貌和X射线衍射分析、吸水率、密度以及酸碱度,通过对实验结果进行分析,确定其主晶相为硅灰石(CaSiO3),晶粒形貌为棒状、柱状,晶粒大小为0.2～0.3μm,晶相含量为35%～40%。笔者讨论了不同因素对微晶玻璃性能的影响,得出如何提高微晶玻璃的抗弯强度、密度、耐酸碱度及硬度等性能。     

含氟CaO-Al_2O_3-SiO_2玻璃分相的研究

在含硫化物的CaO-Al_2O_3-SiO_2(CAS)微晶玻璃系统中,氟作为有效的辅助晶核剂已得到了证明。虽然人们对含氟CAS微晶玻璃的晶化过程进行了较为详细的研究,但其分相以及分相与析晶的关系仍存在着许多值得探讨的问题。搞清楚氟对CAS玻璃分相的影响,无疑对进一步认识分相机理或开发CAS微晶玻璃新产品,都有着不可低估的意义。本     

CaO-Al_2O_3-SiO_2系负离子微晶玻璃制备过程优化研究

以高岭土尾矿为主要原材料,掺加辅助材料采用烧结法制备负离子微晶玻璃,研究负离子功能微晶玻璃的制备过程及负离子释放性能,对分别在基础玻璃熔制过程和熔融结晶过程两个不同阶段加入负离子发生材料时的负离子微晶玻璃性能进行对比分析,结果显示:在基础玻璃熔制阶段加入负离子发生材料可以使最终获得的负离子微晶玻璃性能更加优良,其弯曲强度可达30.07 MPa、抗压强度可达137.996 MPa、单位时间负离子释放量可达2219.4 ions/cm3。     

CaO-Al_2O_3-SiO_2系统玻璃的结构与电导

在CaO-Al_2O_3-SiO_2系统中,选取了三组玻璃组成。第Ⅰ组:CaO·xAl_2O_3·(4-2x)SiO_2,第Ⅱ组:(3-2x)CaO·xAl_2O_3·2SiO_2,第Ⅲ组:CaO·Al_2O_3·xSiO_2。研究了密度、折射率、克分子折射度、直流电导和玻璃组份间的关系。实验结果表明:当Al_2O_3/CaO≤1时,Al~(3+)以AlO_4四面体存在,当Al_2O_3/CaO>1时,则超过Al_2O_3/CaO=1的Al~(3+)以AlO_6六配位存在。本文并从理论计算论证了Ca~(2+)为该系统玻璃的电导载流子。     

BaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃之研究

本文研究了在BaO-Al_2O_3-SiO_2三元系铣玻璃中引入金、银、铜等晶核剂对于玻璃微晶化的作用。实验桔果指出,采用光敏法不能使上述玻璃微晶化。但若在该玻璃中引入一定量的氧化铜与还原剂,用热敏方法可以获得软化温度较高与介电性能良好的微晶玻璃。同时,对于铜在BaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃中,晶核的形态问题也进行了初步探讨。根据玻璃的析晶情况、透光曲线与析晶前后电导率性能等数据的分析结果,认为铜在赅玻璃中起晶核诱导作用的形态主要是氧化亚铜有序区域。     

烧结法制备金矿尾砂CaO-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃及其性能研究

以汉阴金矿尾砂、方解石为主要原料,硼砂、ZnO、Sb2O3、Na2SiF6等为辅助原料,采用烧结法制备CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃。通过差热分析、X射线衍射及扫描电子显微镜对所制备微晶玻璃样品的热性能、物相组成及微观结构进行表征,并分析不同烧结温度和保温时间对所得样品性能的影响。结果表明:在950℃,保温3h的条件下,所得微晶玻璃样品的性能较好,主晶相为透辉石(CaMgSi2O3)和钙长石(CaAl2Si2O8),其热膨胀系数、抗折强度及密度分别为65.4×10-7/℃,166MPa,2.623 8g/cm3。     

CaO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃在水泥浆体中的离解和钙矾石的形成

本研究在CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系统中合成了二十余种玻璃,并运用红外光谱、碱失重、X射线衍射、扫描电镜及S-600能谱仪等分析方法研究了该系玻璃在水泥浆体中离解的实质和钙矾石的形成。结果表明,玻璃在水泥介质中因受OH~-离子作用而离解,主要反映在Al—O键的断裂(即[AlO_4]转变为[AlO_6])和Si—O键的断裂,玻璃网络解体。所谓混合材的活性,是表示这种离解的难易程度,它取决于玻璃的成分和结构,其中Al_2O_3的含量、配位状态具有更重要的意义。     

分子动力学探究Fe~(3+)对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃微观结构的影响

利用分子动力学模拟的方法模拟了Fe~(3+)在CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃中的行为,从键长分布、均方位移和桥氧数量变化等角度分析了不同组分的微观结构变化。研究发现:Fe~(3+)含量的变化对Si-O键没有太大影响,包括键长和峰形,但Fe~(3+)含量的变化对Al-O键的影响较大,随着Fe~(3+)含量的增加,Al-O的键长分布更广,峰形也发生了一定的变化,有向双峰转化的趋势;在对体系中网络结构的桥氧分析中可知,Si-O-Al最多占到桥氧数量的53%,随着Fe含量的增加,更多的Fe~(3+)参与硅酸盐网络的构建,形成[FeO_4],导致Fe~(3+)的均方位移降低。     

高硼区B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃

在B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系统中不易得到玻璃体,加入10wt％BaO,能得到均匀、透明的玻璃,此玻璃组成可作为B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2 系统微晶玻璃的基础组成。组成为46.5％B_2O_3、23.0％Al_2O_3、20.5％SiO_2、10.0％ BaO的玻璃,退火后存在相分离。热处理时,硼酸铝晶体(9Al_2O_3·2B_2O_3)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)晶体析出,形成固溶体,得到能耐高温的微晶玻璃。由于B_2O_3的挥发,玻璃加热时存在热失重。在一定温度下,失重量与时间平方根成线性关系。得到了实用的PWB高硼微晶玻璃扩散源。     

CaF_2对CaO-Al_2O_3-SiO_2系统结晶作用影响的研究

研究了四元系统CaO-Al_2O_3-SiO_2-CaF_2中5%、10% CaF_2(重量百分率)切面的相平衡关系,确定了各个化合物的原始相区域。 引入CaF_2后,未改变各个化合物的熔化性质,只是使它们原始相区的界线发生移动。没有新化合物出现,证实了莫来石的一致熔化性。 氟化钙的加入扩大了两液相共存的范围,利用电子显微镜能够更正确地测定其边界线。 加入5%、10% CaF_2,分别使CaO-Al_2O_3-SiO_2系统熔体的液相线温度降低50～70℃及100～120℃。     

R_xO_y-PbO-B_2O_3-SiO_2系易熔玻璃的合成及其性能

研究了某些周期表第五族元素P、Sb、Bi的氧化物对于Pbo-B_2O_3-SiO_2系玻璃形成范围的影响;测定了玻璃的析晶性能、显微硬度、热膨胀系数、软化温度、化学稳定性等性能,并指出其中某些玻璃可用做封接材料。     

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-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的研究

作者利用二液分相的原理,在研究了ZnO-Al_2O_3-SiO_2系统玻璃析晶条件的基础上,用添加B_2O_3的方法成功地制得了微晶玻璃,获得了一个具有实用价值的№6307微晶玻璃组成。研究了形成玻璃和微晶化的工艺制度,并讨论了B_2O_3对玻璃分相和微晶化的作用。     

Y_2O_3对BaO-Al_2O_3-SiO_2系封接玻璃结构与性能的影响

研究了应用于固体氧化物燃料电池的BaO-Al_2O_3-SiO_3系封接玻璃性能。通过DSC、XRD、SEM及热膨胀仪等方法,研究了Y_2O_3含量、热处理温度、时间热处理条件下封接玻璃结构与性能。研究结果表明:随着Y_2O_3含量的增加,BaO-Al_2O_3-SiO_2封接玻璃,析出的晶体主要是板柱的六方钡长石H-BaAl_2Si_2O_8。玻璃析晶后其微观结构致密,微晶玻璃的热膨胀系数由10.51×10~(-6)·℃~(-1)降低到10.27×10~(-6)·℃~(-1)。Y-1封接玻璃料浆与8YSZ电解质在900℃下热处理2h完成封接,并于820℃下烧结与微晶化10 h,封接玻璃与8YSZ电解质封接界面之间无裂纹、孔洞、反应层的形成,界面结合性能良好。Y-1微晶玻璃在450℃、500℃电阻率为2.27×10~8W·cm、3.71×10~7W·cm。Y-2玻璃在450℃、500℃电阻率为2.21×10~8 W·cm、2.31×10~7 W·cm。     

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系95瓷的研究

介绍了CaO－MgO－Al2O3－SiO2系95瓷的配方和生产工艺,并同传统CaO－Al2O3－SiO2和MgO－Al2O3－SiO2系95瓷进行了比较。指出,四元系95瓷具有较高强度和热稳定性。     

ZnO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃的分相和析晶关系的研究

透射电镜、差热分析以及X射线衍射分析的研究结果表明,ZnO-Al_2O_3-SiO_2(ZAS)玻璃具有较强的分相倾向。当原始玻璃的分相程度较低时,在晶化时析出的亚稳初晶相为β石英固溶体;若分相程度较完善,则析出的初晶相为β石英固溶体和β硅锌矿固溶体。同时从实验结果得出:分相不仅会改变初晶相类型,而且会加速ZAS玻璃的析晶。     

铁对R_2O-CaO-gO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃微晶化的影响

就石材锯切粉在微晶玻璃中应用的主要问题—铁对析晶的影响展开研究。结果表明,少量铁(＜2mol%)的引入,可能引起析晶参数的升高,但外加铁含量超过2mol%时均可降低析晶参数,并使起始析晶至析晶峰的温度区间(Tp-Tg)变窄；外加铁量＜2mol%时,不同含铁量配方的(Tp-Tg)区间重叠显著,可以采用同一温度晶化处理；配方含铁与否对主晶相没有明显影响,但影响玻璃的析晶能力,铁含量＜2mol%时,使玻璃体析晶能力增加,接近或大于3mol%时,玻璃析晶能力降低；微粉制备微晶玻璃可以大幅度缩短晶化时间。     

制造化工设备用的Li_2O-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃

研制成一种以β-锂辉石为主晶相的Li_2O-MgO-Al_2O_3-SiO_2系热敏微晶玻璃,具有优良的机械性能、耐热冲击性能和化学稳定性,适合于制造化工耐蚀设备。探讨了这种玻璃的化学组成、晶化过程和制造工艺。     

ZnO-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3系统微晶玻璃的电性

在ZnO-Al_2O_3-SiO_2B_2O_3系统中选取了三个典型的微晶玻璃组成,制取了不同淬冷条件的玻璃和不同晶化条件的微晶玻璃。在全面测定材料电导率和介电性能的基础上,推荐了可能作为优良电介质材料的№6307微晶玻璃(pv(180℃)≈10~(12)欧姆·厘米,tgδ(f=10~6周/秒)=1.5×10~(-3)ε(f=10~6周/秒)=5.4)同时,根据微观结构和析出晶相含量的理论计算,从二液分相的观点对上述玻璃在淬冷和微晶化过程中电性的变化规律作了说明。     

添加Li_2O的CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的性能研究

以Li_2O为烧结助剂,采用DTA、XRD、SEM等分析手段研究了添加1.0～2.5 wt%Li_2O对CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系微晶玻璃性能的影响.结果表明:Li_2O降低了CBS系微晶玻璃的玻璃转变温度和析晶温度.未添加Li_2O的试样在930 ℃烧结,而添加Li_2O的试样可以在820 ℃以下烧结,Li_2O显著降低了试样的烧结温度.当Li_2O添加量为1.0wt%时,试样可以在760～820 ℃范围内烧结,800 ℃烧结试样介电常数为5.71,介电损耗为0.0024(测试频率为10 MHz).