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。     

刚玉砂轮用K_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2玻璃结合剂的研究

采用传统熔体冷却法制备了K_2O-B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2玻璃,探讨了组成中B_2O_3替代Al_2O_3对玻璃热膨胀性能、抗弯强度及析晶稳定性的影响。并优选该体系玻璃为刚玉砂轮结合剂,通过分析结合剂材料的特征温度确定了砂轮的烧成温度。研究结果表明,随B_2O_3逐渐取代Al_2O_3,玻璃的热膨胀系数呈降低趋势,强度先升高后降低。当B_2O_3含量为12wt.%时,可获得膨胀系数与刚玉相匹配、强度为117.8 MPa的玻璃材料。该体系玻璃具有较低的软化温度与流动温度,以所制备玻璃为结合剂,在1000℃保温2 h的烧结条件下可制备出性能优良的刚玉砂轮产品。     

硼酸盐系统玻璃性质的综合研究

研究了K_2O-B_2O_3、BaO-B_2O_3、CdO-B_2O_3、PbO—B_2O_3等四个二元系统的折射率、密度、线膨胀系数、软化点及化学稳定性的变化规律,并测定了加入其他氧化物对其中一个基本成份各项性质的影响。 在试验的基础上讨论了硼酸盐玻璃中硼反常现象,并提出了决定其中硼配位数变化的几个初步原则。 提出了B_2O_3、B_2O_3-CdO、B_2O_3-La_2O_3等系统玻璃性质变化特点及其在光学工业中的可能应用范围。     

含CuO的Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃的Raman光谱

本文借助Raman光谱研究了含CuO的Na_2O-B_2O_3-SiO_2 玻璃的结构。分析表明如下:(1)当Na_2O/B_2O_3≤0.4、SiO_2/B_2O_3≤0.6时,玻璃网络由四硼酸盐、[SiO_4]、二硼酸盐基团以及少量的硼氧环构成。玻璃中的氧离子都是桥氧离子。四配位硼的份数随 Na_2/B_2O_3 比增加而增加。(2)当Na_2O/B_2O_3=0.5、SiO_2/B_2O_3=1时,玻璃网络开始出现非桥氧(NBO)离子。直到Na_2O/B_2O_3=0.64、SiO_2/B_2O_3=1.69,存在于玻璃中的基团是二硼酸盐、[SiO_4]、环型偏硼酸盐和带一个非桥氧的[SiO_4](Si—O~-)。NBO离子的数目似乎随Na_2/B_2O_3 比增加而增加。四配位硼的份数在达到极大值后开始下降。(3)当Na_2O/B_2O_3≥0.8、SiO_2/B_2O_3≥2.43时,存在于玻璃中的基团是 Si—O~-、环型偏硼酸盐和[SiO_4」。随Na_2O/B_2O_3比增加,四配位硼的份数下降,而NBO离子的数目则增加、没有(BSiO_4O_(10))~-单元和焦硼酸盐基团形成的指示。(4)玻璃中的一部分硼离子以游离的[BO_3]和[BO_4]单元存在。(5)少量CuO的存在并没引起 Na_2O-B_2O_3-SiO_2 三元系统玻璃的 Raman 谱的重大改变。(6)Na_2O或Na_2O+CuO 全部被硼酸盐基团所吸引,直到Na_2O/B_2O_3或(Na_2O+CuO)/B_2O_3≥0.5时,才共享于硼酸盐和硅酸盐基团之间。     

ZrO_2对Na_2O-B_2O_3-SiO_2玻璃结构及特殊色散性能的影响

硼基特殊色散玻璃中影响相对色散偏离值的主要为玻璃内[BO3]的含量。增加玻璃中[BO3]的含量,可有效增大玻璃的相对色散偏离值,进而提高特殊色散性能。本文按x ZrO_2-(100-x)/100[28Na_2O-36B_2O_3-36SiO2](0mol%≤x≤18mol%)进行了玻璃制备,并通过折射率测试、核磁共振光谱和拉曼光谱技术研究了在SiO_2-B_2O_3-Na_2O系统玻璃中添加不同含量ZrO_2对玻璃结构及特殊色散性能造成的影响。Zr4+具有高场强,可导致网络内过配位氧的增加,促进[BO4]向[BO3]的转变,从而增大相对色散偏离值。     

(Na2O+K2O)对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料性能的影响

实验以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃和Al_2O_3粉料为原料,设计玻璃中(Na_2O+K_2O)含量分别为0、2%、4%、8%的优化玻璃组成,800～950℃低温烧结得到LTCC材料。研究结果表明:随着(Na_2O+K_2O)含量升高,Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃/Al_2O_3烧结体的体积密度与介电常数逐渐增加,烧结体气孔率随之减小,介电损耗出现先减小后增加的趋势。添加2%(Na_2O+K_2O)的Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料,在875℃烧结试样显示出优异性能。     

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。     

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。     

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。     

Bi_2O_3–ZnO–B_2O_3三元系统玻璃结构与性能

采用X射线吸收精细结构和红外吸收光谱分别对铋锌硼玻璃中铋离子邻近结构和硼氧网络结构进行研究,分析其结构变化对玻璃转变温度Tg和热膨胀系数α的影响。结果表明:1)铋离子以三配位([BiO3])和六配位([BiO6])两种配位状态存在;随Bi2O3含量增加,三配位铋离子的配位数上升,六配位铋离子配位数下降,同时铋离子总配位数上升。2)随Bi2O3含量增加,硼氧网络中硼氧四面体含量下降,硼氧三角体含量上升,硼氧四面体网络解聚形成硼氧三角体网络。3)上述结构因素是造成玻璃转变温度Tg下降和热膨胀系数α上升的主要原因。     

P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅低熔电子封接玻璃的性能

研究了P2O5-V2O5-B2O3-ZnO系无铅封接材料,考察了V2O5和B2O3含量对低熔玻璃软化温度、热膨胀系数及热稳定性的影响. 结果表明,玻璃的软化点随V2O5含量增加而降低,提高B2O3含量使软化温度先升高后降低,出现硼反常现象. 当V2O5和B2O3摩尔含量为15%和8%时,低熔玻璃的软化温度、热膨胀系数及热稳定性能满足低温封接要求,但化学稳定性较差,而添加少量Al2O3和Fe2O3能明显提高低熔玻璃的化学稳定性. 优化组成为26.0P2O5-17.3V2O5-7.7B2O3-45.0ZnO-2.0Al2O3-2.0Fe2O3的玻璃转变温度为340℃,热膨胀系数为7.5×10-6 ℃-1 (25~300℃),在90℃的去离子水中恒温10 h,失重为0.63 mg/cm2,化学稳定性与传统的含铅封接玻璃相当,综合性能基本满足无铅低熔玻璃的要求.     

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。     

SiO_2和Al_2O_3对PbO-ZnO-B_2O_3玻璃结构与性能的影响

PbO-ZnO-B_2O_3体系玻璃是低温气密性封装的基础材料之一。Pb O含量高时,玻璃有较强的析晶倾向,其烧结性能受烧结过程中软化温度与析晶温度的影响。添加SiO_2和Al2O3可调节玻璃的结构与性能。SiO_2在Pb O-ZnOB_2O_3体系玻璃中有增强玻璃稳定性、减弱析晶倾向的作用,同时可显著降低玻璃的膨胀系数;Al2O3对玻璃性能影响不明显,单独添加Al_2O_3还容易促进玻璃网络分相;通过SiO_2和Al_2O_3共添加可获得较好的抑制玻璃粉体析晶的效果,得到膨胀系数和烧结温度都相对较低的封接玻璃。     

Al2 O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

硼硅酸盐玻璃具有优良的抗热冲击性能和优异的光学性能。主要探讨了Al2 O3对硼硅酸盐玻璃的结构和性能的影响。通过红外光谱测试分析了Al2 O3含量不同时玻璃的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数,转变温度、膨胀软化温度、粘度和化学稳定性。研究结果表明：Al2 O3的加入使得玻璃结构中[ BO4]减少,[ BO3]相应增加,从而使得玻璃结构疏松。玻璃的热膨胀系数增大,Tg 和膨胀软化点Td 降低,化学稳定性减弱;但玻璃的软化点Tf 在Al2 O3含量小于3%时,随Al2 O3含量增加有降低趋势,大于3%时随Al2 O3含量增加有增大的趋势。玻璃的高温粘度随Al2 O3的加入增大,但低温粘度减小。     

ZnO-B_2O_3-Bi_2O_3玻璃的结构性能研究

用传统熔融冷却法制备ZnO-B_2O_3-Bi_2O_3,系统玻璃,采用X射线衍射法和差热分析法研究了玻璃的结构和玻璃的特征温度T_g和T_f,测试了玻璃的密度、热膨胀系数和介电常数等性能。结果表明,在ZnO-B_2O_3-Bi_2O_3系统玻璃中,当用B_2O_3逐步取代Bi_2O_3时,玻璃的特征温度T_g和T_f呈现逐渐升高的趋势,玻璃热膨胀系数由11.13×10~(-6)/℃减小至6.22×10~(-6)/℃,玻璃的密度由5.920 g/cm~3减小至4.114 g/cm~3,同时,玻璃的介电常数也有一定程度的下降。     

Na_2O对MgO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2体系微晶玻璃结构和性能的影响

利用烧结法制备Na_2O-MgO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2微晶玻璃。采用FT-IR、DSC、XRD和SEM等分析方法,研究玻璃组成中Na_2O对MgO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的结构、析晶性能、热膨胀系数以及化学稳定性的影响。结果表明:随着Na_2O含量的增加,玻璃结构中出现了[SiO_4]被破坏和[BO_3]转变为[BO_4]的现象。Na_2O的添加明显降低了样品的玻璃化转变温度与析晶峰值温度,增强了MgO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2体系微晶玻璃的析晶能力。未加Na_2O的微晶玻璃主晶相为球状顽辉石,添加后的微晶玻璃析出镁橄榄石颗粒和柱状硼镁钛石,最终A_3、A_4只析出硼镁钛石,并且颗粒逐渐细化。随着Na_2O量的增加,微晶玻璃的热膨胀系数呈逐渐增大的趋势。微晶玻璃的耐酸碱侵蚀能力随Na_2O含量的增加先增强后减弱,其中耐碱腐蚀能力相对较强。     

B_2O_3掺杂TeO_2-Bi_2O_3-ZnO-R_mO_n低熔点玻璃结构与性能的研究

通过熔融水淬法制备了以TeO_2-Bi_2O_3-ZnO-R_mO_n(R=Al,Na,Li)为基体,引入不同含量B_2O_3的低熔点玻璃,研究不同B_2O_3掺杂量的TeO_2-Bi_2O_3-ZnO-R_mO_n系玻璃的结构及性能。采用X射线衍射仪、激光显微拉曼光谱仪、红外光谱仪以及差示扫描量热仪等对玻璃样品的组成、结构和性能进行分析测试。研究结果表明,B_2O_3的掺入并未改变TeO_2-Bi_2O_3-ZnO-R_mO_n系的成玻性能,玻璃结构仍以[TeO_4]双三角锥体和[TeO_3]三角锥体为主;随着B_2O_3含量的增加,B~(3+)主要以[BO_3]三角体参与到玻璃网络的构建中,玻璃化转变温度逐渐提高,熔融温度逐渐下降。     

封接玻璃(八)——三种低熔粉末玻璃焊料

一、非晶型 1.组成系统与特性 (1)这类玻璃以硼酸盐系统居多,它在加热熔封过程中并在封接后始终保持稳定的玻璃态而不析晶。实际使用的组成以B_2O_3-PbO-ZnO系统和B_2O_3-PbO-SiO_2系统为主体。前者的玻璃形成区、组成与特性的关系如图1所示:(a)表示软化温度等高线,(b)表示膨胀系数等高线。软化温度等高线接近于通过ZnO顶点的连线,说明该系统玻璃的软化温度主要取决于PbO和B_2O_3的比值,而与ZnO的关系很小。比值越大,软化温度越低。而膨胀系数等高线基本上是平行于PbO含量的直线组,说明该系统玻璃的膨胀系数主要取决于     

R2O3对SnO-ZnO-P2O5无铅玻璃性能的影响

以SnO-ZnO-P2O5(SZP)系统作为低温玻璃材料的研究对象,结合其形成区域,研究了R2O3(Al2O3、B2O3)对SZP玻璃化学稳定性、膨胀系数、转变温度和软化温度等性能的影响。     

R_2O-RO-B_2O_3-SiO_2-Al_2O_3系统快烧分相乳浊釉不混溶结构的形成及演变

本文选择R_2O(K_2O,Na_2O)-RO(CaO,MgO,ZnO)-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2系统中的典型组成,研究了在快速烧成条件下,该系列釉不混溶结构的形成规律。结果表明:不混溶结构中,深色相富Ca、Zn、Mg,贫Si、B、Al;浅色相则相反。较低(SiO_2 B_2O_3)含量时,易形成三维连通结构;较高(SiO_2 B_2O_3)含量时,则形成孤立液滴相结构。要使烧成的釉层的显微结构发展成为接近可见光波长范围尺度的分相结构、并得到光亮乳白的外观,以不混溶温度几稍低于釉烧温度较为合适。