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.     

热处理对磷酸钙微晶玻璃中β-Ca_2P_2O_7晶相含量的影响

在不同条件下对摩尔组分为 3Na2 O 12TiO2 5 7CaO 2 8P2 O5玻璃进行热处理 ,研究其热处理条件与微晶玻璃的 β Ca2 P2 O7晶相含量和生物活性的关系。实验结果表明 :该组成玻璃经热处理后 ,可以获得含有 β Ca2 P2 O7,CaTi4(PO4) 6 ,NaTi2 (PO4) 3和TiP2 O7晶相的微晶玻璃 ,β Ca2 P2 O7为主晶相。随着成核温度提高和成核时间的延长 ,β Ca2 P2 O7晶相在微晶玻璃中含量增加。含较多 β Ca2 P2 O7晶相的微晶玻璃有较强的生物活性 ,主要是由于 β Ca2 P2 O7晶相有较强的促进生物活性的能力 ,因而使微晶玻璃有较强的生物活性 ,其结果是改变微晶玻璃的热处理条件就改变了微晶玻璃的生物活性     

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.     

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。     

SiO2-Al2O3-MgO-K2O-(F)系玻璃陶瓷的分相和析晶

应用差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜等技术，研究了氟含量在SiO2—Al2O3—MgO—K2O系玻璃陶瓷分相及析晶中的作用。结果表明：当玻璃中不含氟时，试样在高温发生整体析晶，析出晶相为堇青石(Mg2Al4Si5O18)。当玻璃中含有质量分数为1．0％的氟时，玻璃的玻璃转变温度及析晶温度都有所降低，但首先在玻璃表面析出云母晶体，玻璃内部发生分相。随着析晶温度的升高，试样内部析出相互交错条状云母晶体。当玻璃中氟的质量分数达到4．0％时，云母晶体呈针片状整体析出，而且析晶温度进一步降低。     

组成与温度对R_2O-CaO-ZnO-Al_2O_3-SiO_2系统析晶的影响

通过大量的配方实验和OM、XRD分析 ,系统研究了R2 O -CaO -ZnO -Al2 O3-SiO2 系统析晶和组成与热处理温度间的相互关系。研究结果表明 ,白榴石相仅在 0 .2K2 O -CaO -ZnO -Al2 O3-SiO2 系统的低硅区析出 ,且高Al2 O3含量有利于其析晶 ;锌黄长石相主要在ZnO含量较高的系统中析出。在ZnO含量为 0 .55mole的系统中 ,用Na2 O等摩尔取代K2 O ,有减小锌黄长石相析晶区的趋势 ,但是在ZnO含量为 0 .35mole的系统中则相反 ;硅锌矿相主要在ZnO含量为0 .55mole系统中的低SiO2 区析出。在高CaO低ZnO含量的系统中析出的主晶相是 β -硅灰石 ,尤其是在用Na2 O等摩尔取代K2 O时 ,系统的组成一定时 ,析出晶相的种类和数量还受到热处理温度的显著影响     

MO对B2O3-Al2O3-SiO2系统玻璃析晶性能的影响

研究了添加BaO、CaO、MgO对B2O3-Al2O3-SiO2系统玻璃析晶性能的影响。用DSC测试了玻璃的析晶温度，用XRD分析了玻璃析晶后的晶相组成，用SEM观察了析出晶粒的形貌特征。结果表明：BaO、CaO均可有效促进BAS玻璃的形成，而MgO易导致玻璃分相。MO-BAS玻璃的析晶温度在770～810℃之间。添加BaO时析出的主晶相为硼酸铝（Al18B4O33）和少量勃来石（Al16B6Si2O37），以针柱状晶为主。用CaO替代BaO，析出的主晶相不变，但析晶能力增加，以细小的粒状晶为主。添加MgO时析出的主晶相为偏硼酸铝（Al4B2O9）和勃来石，晶粒较粗大。     

Y2O3掺杂对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了Al2O3-SiO2-P2O5（ASP）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,讨论了稀土Y2O3掺杂对ASP玻璃结构和析晶性能的影响。结果表明：Y2O3处于ASP的玻璃结构空隙中,起网络修饰体的作用,并未改变玻璃的基本结构,但Y^3＋离子会加强玻璃中P-O^-键的伸缩振动。当Y2O3的掺杂量少于1．5wt％时,随着Y2O3含量的增加,玻璃的稳定性增强,析晶活化能升高;引入量为1．5wt％时,玻璃的稳定性最好,析晶活化能最大,玻璃不易析晶;掺杂量多于1．5wt％时,稳定性开始下降,析晶活化能降低。少量Y2O3掺杂并未改变玻璃析出的晶相种类,析出的主晶相仍为AlPO4,次晶相为Mg3（CO4）2,但玻璃中加入适量的Y2O3会减少次晶相Mg3（PO4）2的析出量。     

组成与温度对R2O-CaO-ZnO-Al2O3-SiO2系统析晶的影响

通过大量的配方实验和OM、XRD分析,系统研究了R2O-Ca-ZnO-Al2O3-SiO2系统析晶和组成与热处理温度间的相互关系。研究结果表明,白榴石相仅在0.2K2O-CaO-ZnO-Al2O3-SiO2系统的低硅区析出,且高Al2O3含量有利于其析晶;锌黄长石相主要在ZnO含量较高的系统中析出。在ZnO含量为0.55mole的系统中,用Na2O等摩尔取代K2O,有减小锌黄长石相析晶区的趋势,但是在ZnO含量为0.35mole的系统中则相反,硅锌矿相主要在ZnO含量为0.55mole系统中的低SiO2区析出,在高CaO低ZnO含量的系统中析出的主晶相是β-硅灰石,尤其是用Na2O等摩尔取代K2O时,系统的组成一定时,析出晶相的种类和数量还受到热处理温度的显著影响。     

组成对MgO-Al2O3-SiO2系统分相析晶的影响

对MgO-Al2O3-SiO2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各阶段的试样进行XRD、TEM及DTA分析,研究了玻璃组成对玻璃的分相和析晶的影响.结果表明:当组成中MgO/Al2O3越大且同时SiO2含量越高,越利于该系统产生分相.当MgO/Al2O3大于3且SiO2含量大于68mol％时,水淬试样产生分相.SiO2含量较高时,分相液滴很容易聚集在一起,形成连通的蠕虫状分相粒子.随着SiO2含量的降低,玻璃的析晶放热峰温度逐渐降低,而且析晶放热峰变得尖锐,玻璃析晶趋势增强.当SiO2含量越低且MgO/Al2O3越大时,越利于该系统析晶.     

硅碱钙石微晶玻璃中晶相相变

采用高纯的SiO2、Al2O3、KNO3、Na2CO3、CaCO3及CaF2熔融制备了组成为8.4Na2O 1.3Al2O3 5K2O 10.8CaO 64SiO2 10.5 CaF2的硅碱钙石微晶玻璃,采用热力学计算及DTA,XRD和SEM等技术手段对其热处理过程中硅碱钙石和硬硅钙石晶相间的竞争和转变进行研究。经550℃热处理1h后,母体玻璃中有氟化钙晶相析出;在700℃下热处理1h后析出硬硅钙石晶相;在750～850℃下热处理1h后主晶相转变为硅碱钙石。经在700℃下延长微晶玻璃的热处理时间,观察到由硬硅钙石向硅碱钙石的晶相转变。这一转变趋势得到热力学计算的验证。     

含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷的制备工艺分析

采用熔融冷却法制备了组分为55SiO2-20Al2O3-5CaO-20CaF2及45SiO2-20Al2O3-10CaO-25CaF2两组玻璃,并通过热分析测定了玻璃的转变温度、核化温度和晶化温度。采取等温热处理工艺在不同温度下对两组玻璃进行3h晶化热处理并对热处理后的试样进行物相结构、透光率和微观形貌的表征。结果表明,将玻璃进行等温晶化热处理能制备含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷;增加组分中CaF2及CaO的含量能提高体系的玻璃转变温度及成核温度;提高热处理温度使析晶程度增大,透光率下降;CaF2和CaO在玻璃中可引起成分偏聚而产生分相,提高玻璃的析晶程度。     

热处理对磷酸钙微晶玻璃中β-Ca2P2O7晶相含量的影响

在不同条件下对摩尔组分为3Na2O-12TiO2-57CaO-28P2O5玻璃进行热处理，研究其热处理条件与微晶玻璃的β-Ca2P2O7晶相古量和生物活性的关系。实验结果表明：该组成玻璃经热处理后，可以获得含有β-Ca2P2O7，CaTi4(PO4)6，NaTi2(PO4)3和TiP2O7晶相的微晶玻璃，β-Ca2P2O7为主晶相。随着成核温度提高和成核时间的延长，β-Ca2P2O7晶相在微晶玻璃中含量增加。含较多β-Ca2P2O7晶相的微晶玻璃有较强的生物活性，主要是由于β-Ca2P2O7晶相有较强的促进生物活性的能力，因而使微晶玻璃有较强的生物活性，其结果是改变微晶玻璃的热处理条件就改变了向微晶玻璃的生物活性。     

溶胶-凝胶法制备ZnO-B2O3-SiO2系低温玻璃料

以Zn(CH3COO)1·2H2O、Si(OC2H5)4、H3BO3为原料,采用溶胶-凝胶法首先制备出ZnO-B2O3-SiO2凝胶,再经一定的热处理制度对凝胶进行热处理,制备出ZnO-B2 O3-SiO2微晶玻璃料.通过TG-DSC、FTIR、XRD现代测试手段对干凝胶以及热处理产物进行了表征.结果表明:干凝胶在684℃时可析出晶粒,在730℃温度下已经能够形成稳定的Zn2SiO4和少量鳞石英SiO2晶相,晶粒尺寸细小为39.0 nm,随着热处理温度的升高,析出品相种类没有变化,晶粒粒径明显的增大.     

Sol-Gel法制备Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜的研究

将Sol-Gel法应用于无机膜的制备,成功的研制出一种新型的膜面平整、膜厚均匀且无宏观缺陷的Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合陶瓷膜,复合膜含有γ-Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2和Al2SiO5等晶相,改变体系组成含量,晶相组成和含量随之变化,从而引起膜的显微结构的变化。利用XRD、SEM、AFM、EPMA等测试手段重点研究了膜的表面形貌和显微结构,并分析了添加剂、热处理方式等对膜的表面形貌和显微结构影响。     

MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-CeO_2微晶玻璃的相转变

通过DTA ,XRD ,TEM ,SEM和EDS等测试手段 ,研究了MgOAl2 O3SiO2 TiO2 CeO2 微晶玻璃的相转变过程。研究结果表明 :退火后的原始玻璃已存在液相分离结构。在热处理过程中硅钛铈矿 (Ce2 Ti2 Si2 O1 1 )首先在 840℃从富含Ti4 ,Ce4 的孤立液滴相中析出。金红石 (TiO2 )晶核于 95 0℃开始形成。α堇青石相在 114 0℃左右从富含Si4 ,Al3 的玻璃相中大量生成。当温度升高到 12 0 5℃时 ,部分硅钛铈矿分解并与残余玻璃相反应生成金红石和新相氧化铈。通过控制晶化得到的MgOAl2 O3SiO2 TiO2 CeO2 微晶玻璃 ,其晶相由硅钛铈矿、金红石、α堇青石及少量氧化铈构成     

热处理制度对Li2O-A12O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程和性能的影响

采用熔融法获得了以TiO2＋ZrO2和P2O5为复合晶核剂的Li2O-Al2O3-SiO2系统基础玻璃,通过差热分析和正交实验的方法确定了使该玻璃微晶化的热处理制度,获得了不同热处理制度下Li2O-Al2O3-SiO2系统低膨胀微晶玻璃。利用X射线衍射分析和扫描电子显微镜对晶化样品的物相和微观结构进行了研究;讨论了热处理制度对玻璃的晶化过程及热膨胀系数的影响。研究结果表明：不同热处理温度下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;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,晶化温度进一步升高,β-锂辉石固溶体结晶完全,材料的热膨胀系数更低。     

热处理制度对SiO_2-CaO-Al_2O_3-MgO-ZnO-Fe_2O_3系玻璃陶瓷析晶的影响

为了探讨热处理制度对SiO2-CaO-Al2O3-MgO-ZnO-Fe2O3系玻璃陶瓷析晶的影响,利用高温熔融法制备基础玻璃,并用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等技术考察玻璃陶瓷的析晶特征。结果表明:在所研究的玻璃体系中析出主晶相为锌橄榄石(Ca2ZnSi2O7),部分氧化锌和氧化铁固溶到硅灰石(CaSiO3)中,形成辉石类晶体(Ca(Fe,Zn)Si2O6)。热处理制度对析出晶体的种类影响不大,但是对析出晶体的形态有较大程度的影响。在随炉升温的情况下,试样表面形成枝状Ca(Fe,Zn)Si2O6晶体,而在内部形成Ca2ZnSi2O7和Ca(Fe,Zn)Si2O6。两种晶体相互交替析出,形成条带状组织。在750℃的保温有利于晶体的整体析出。     

热处理制度对SiO2-CaO-Al2O3-MgO-ZnO-Fe2O3系玻璃陶瓷析晶的影响

为了探讨热处理制度对SiO2-CaO-Al2O3-MgO-ZnO-Fe2O3系玻璃陶瓷析晶的影响，利用高温熔融法制备基础玻璃，并用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等技术考察玻璃陶瓷的析晶特征。结果表明：在所研究的玻璃体系中析出主晶相为锌橄榄石（Ca2ZnSi2O7），部分氧化锌和氧化铁固溶到硅灰石（CaSiO3）中，形成辉石类晶体（Ca（Fe，Zn）Si2O3）。热处理制度对析出晶体的种类影响不大，但是对析出晶体的形态有较大程度的影响。在随炉升温的情况下，试样表面形成枝状Ca（Fe，Zn）Si2O6晶体，而在内部形成Ca2ZnSi2O7和Ca（Fe，Zn）Si2O6。两种晶体相互交蕃析出，形成条带状组织。在750℃的保温有利于晶体的整体析出。     

少量掺杂Al2O3、SiO2的Mg-PSZ陶瓷材料的液相烧结

通过在Mg-PSZ陶瓷材料中少量掺杂Al2O3或SiO2,可使材料在较低温度(≤1550℃)下实现液相烧结,使材料的烧结温度大幅度降低.随Al2O3、SiO2掺杂量摩尔分数在1%～4%范围内增加,材料中m-ZrO2相组成增加,相应的烧结密度降低.所形成的镁铝尖晶石相多分布于ZrO2晶粒间,而形成的镁橄榄石相多镶嵌于ZrO2晶粒内.