CaO含量对CBAS玻璃/Al2O3低温共烧陶瓷的影响

本文主要研究了CaO含量对CaO-B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂(CBAS)玻璃/Al₂O₃低温共烧陶瓷结构和性能的影响。利用DSC、FTIR、XRD、SEM等测试方法对玻璃和低温共烧陶瓷的结构进行表征与分析。研究结果表明,CaO含量低于40%(质量分数,下同)时,由其引入的游离氧增加破坏了网络结构,降低玻璃黏度。CaO含量为40%及以上时,Ca²⁺与[SiO₄]四面体形成较大的阴离子基团,增大玻璃黏度,提高玻璃化转变温度。CaO会促进CaSiO₃和Ca₂SiO₄的析出和CaSiO₃向Ca₂SiO₄的转变。CaO含量增加导致陶瓷的致密度先增加后减少,晶相尺寸增大,使陶瓷的密度、抗折强度和介电常数先增大后减小。当CaO含量为40%时,样品综合性能最好,密度最大为2.94 g/cm³,抗折强度为153.44 MPa,介电常数为9.69。     

Al2O3/SiO2对铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备了铝硼硅酸盐玻璃。通过改变玻璃组成中Al₂O₃/SiO₂比,研究了玻璃组成对玻璃性能的影响。通过光电子能谱(XPS)和核磁共振波谱(NMR)分析了玻璃的结构。结果显示,在Al离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构和少量五配位[AlO₅]、六配位铝[AlO₆]结构,Si离子主要形成Q4结构;在Si离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构,Si离子主要形成Q⁴和Q³结构。随着Al₂O₃/SiO₂比的增大,玻璃中桥氧(BO)数减少,形成[BO₄]和[BO₃]构成的硼氧环结构。这些玻璃结构的变化导致玻璃的热膨胀系数、玻璃转变温度和玻璃软化温度随着Al₂O₃/SiO₂比的改变而变化。     

氧化锆共生硅酸锆超白釉的制备及其析晶行为研究

在K₂O-Na₂O-CaO-Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂系统熔块釉中引入一定量的Al₂O₃,通过XRD、SEM、DSC等测试方法,研究Al₂O₃促进ZrO₂析晶的作用机理。结果表明,添加Al₂O₃可提高玻璃网络结构中[AlO₄]的数量,抑制液相中的Si⁴⁺有效扩散,从而抑制了由Ca₂ZrSi₄O₁₂分解和在玻璃相中析出的t-ZrO₂生成ZrSiO₄,实现亚微米级氧化锆与硅酸锆共存于乳浊釉中,制备出ZrO₂含量低(5wt%),白度高(L值为96)的亚微米级氧化锆与硅酸锆共生的乳浊釉。     

CaO含量对镧硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相和化学稳定性的影响

采用熔融冷却法制备了Na₂O-CaO-La₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃,经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO₂对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示:随着CaO含量增加,硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强,其他晶相的衍射峰减弱直至消失,当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa₄(SiO₄)₃O晶相的玻璃陶瓷样品;CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响,CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大;采用PCT法浸泡28 d后,所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均保持在10^-3数量级以下,表明其具有优异的化学稳定性,且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明,硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。     

CaO/MgO对花岗岩尾矿微晶玻璃物相和性能的影响

以花岗岩尾矿为主要原料(掺入质量分数:56%),TiO₂为主晶核剂,适量Na₂SiF₆为助熔剂和晶核剂,添加部分辅助原料,采用整体析晶法,制备了R₂O-CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系花岗岩尾矿建筑微晶玻璃。研究了CaO/MgO质量比对微晶玻璃析晶能力、物相、微观结构及性能的影响。结果表明:CaO/MgO质量比的增加有利于增强基础玻璃的析晶能力,当CaO/MgO质量比≤0.88时,微晶玻璃的主晶相为钙长石和角闪石,当CaO/MgO质量比＞0.88时,主晶相转变为钙长石,且钙长石衍射峰的强度随着CaO/MgO质量比的增加而增大;随CaO/MgO质量比的增加,晶体数量逐渐增多,晶粒尺寸增大;微晶玻璃的体积密度和显微硬度随CaO/MgO质量比的增加呈先增大后减小的趋势,当CaO/MgO质量比为0.57时,体积密度达到最大值2.752 5 g/cm³,当CaO/MgO质量比为0.71时,显微硬度达到最大值为8.6 GPa。     

Al2O3含量对PbO-CaO-B2O3-SiO2系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al₂O₃含量对PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂系玻璃中引入Al₂O₃可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al₂O₃的PbO-CaO-B₂O₃-SiO₂玻璃粉体析晶峰温度为862 ℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200 ℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^-7 ℃^-1;引入2.1%(质量分数)Al₂O₃可显著抑制玻璃析晶,700 ℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^-7 ℃^-1,介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。     

锂铝硅透明微晶玻璃析晶动力学研究

本文利用经典方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了非化学计量的锂铝硅Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂-P₂O₅透明微晶玻璃的析晶动力学,采用DSC、XRD和SEM研究了晶化温度对玻璃析晶行为的影响。结果表明:在较低的起始析晶温度下Li₂Si₂O₅和Li₂SiO₃析出,随晶化温度的升高,主晶相转变为LiAlSi₄O₁₀,Li₂SiO₃晶相消失,晶体尺寸变小,在550 nm处微晶玻璃透过率由89.3%升高到90.6%;利用Kissinger方法计算出的Li₂Si₂O₅和LiAlSi₄O₁₀的析晶活化能分别为349.5 kJ/mol和184.2 kJ/mol,平均晶体生长指数分别为3.05和1.42。     

Fe2O3对MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃体系微观结构的影响

采用分子动力学模拟方法研究了Fe₂O₃对MgO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃体系微观结构的影响,从径向分布函数、桥氧数目、四面体数目和均方位移函数分析了不同Fe₂O₃含量下的微晶玻璃微观网络结构变化。研究结果表明：将Fe₂O₃加入到MgO-Al₂O₃-SiO₂微晶玻璃体系中,对Al-O、Si-O的径向分布函数影响很小;随着Fe₂O₃的增加,Al-O-Si、Al-O-Al、Si-O-Si、[SiO₄]和[AlO₄]的含量减少,Fe-O-Si、Fe-O-Al和[FeO₄]的含量增加,而Al³⁺和Si⁴⁺的均方位移是先增大后减小。当Fe₂O₃     

Na2O对锂铝硅微晶玻璃析晶及性能的影响

采用熔融法制备了不同Na₂O含量的透明锂铝硅微晶玻璃,通过DSC、XRD、FESEM等测试方法研究了不同Na₂O含量对玻璃析晶及性能的影响。结果表明：Na₂O的引入能显著降低玻璃的转变温度和析晶温度,抑制LiAlSi₄O₁₀晶相的析出。但Na₂O的引入促使微晶玻璃中析出Li₂Si₂O₅新相,并且随着Na₂O引入量的增加,Li₂Si₂O₅转变为主晶相。由于晶体尺寸均为纳米级,主晶相的转变对透过率影响较小,微晶玻璃的可见光透过率均高于85%。主晶相的转变有效增强了微晶玻璃的机械性能,其弯曲强度由300 MPa提升至331 MPa。Na₂O的引入有效增强了Na-K交换,Na₂O含量为4%(质量分数)的Li₂O-Al₂O     

不同Al2O3/SiO2比的MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃制备及性能研究

本文采用烧结法制备MgO-Al₂O₃-SiO₂(MAS)微晶玻璃，研究不同Al₂O₃/SiO₂质量比对MAS微晶玻璃的微观结构和理化性能的影响，采用X射线衍射、差热分析、红外光谱、扫描电子显微镜对基础玻璃与微晶玻璃的结构和表面形貌进行表征，并对微晶玻璃的密度、力学性能、耐蚀性、热学性能和介电性能进行测试分析。结果表明：随着Al₂O₃/SiO₂质量比从0.52增大至0.64,基础玻璃的玻璃化转变温度T_g增大、析晶峰值温度T_p减小，促使样品析出α-堇青石晶相；样品密度在2.52～2.60 g/cm³波动，介电常数ε_r由1.73增加到4.51,热膨胀系数由4.46×10^-6℃^-1降低到2.38×10^-6℃^-1,介电损耗tan...     

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.     

碱金属氧化物对低介电封接玻璃结构与性能的影响研究

玻璃由于优异的电学性能在电子封接领域的应用越来越广泛。本文以硼铝硅酸盐玻璃为基础玻璃体系,采用高温熔融法制备了低介电封接玻璃。通过拉曼光谱、热膨胀系数测定仪、密度计、弯曲梁低温测试仪、精密阻抗分析仪等对样品性能进行表征,研究了碱金属氧化物对低介电玻璃的结构与性能的影响。研究结果表明:碱金属氧化物R₂O总量保持不变,随着Li₂O取代量的增加,玻璃结构中[BO₃]含量先降低后增加,同时[AlO₄]增加、[AlO₆]降低;玻璃的热膨胀系数先降低后升高,密度变化趋势与之相反,且均在LN-3(Na₂O与Li₂O质量比为1.0:1.0)组出现极值;特征温度先升高后降低,最后Na₂O被完全取代后呈现再次升高的趋势;玻璃介电常数和介电损耗先降低后升高,且混合碱金属玻璃的介电常数和介电损耗均低于单一碱金属玻璃。     

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.     

Role of MgO in lowering glass transition temperature and increasing hardness of lithium silicate glass and glass-ceramics

The effect of variation of MgO (1.5, 4.5 and 7.5 mol%) content on glass structure, crystallization behavior, microstructure and mechanical properties in a Li₂O–K₂O–Na₂O–CaO–MgO–ZrO₂–Al₂O₃–P₂O₅–SiO₂ glass system has been reported here. Increased amount of MgO enhanced the participation of Al₂O₃ as a glass network former along with [SiO₄] tetrahedra, reducing the amount of non-bridging oxygen (NBO) and increasing bridging oxygen (BO) amount in glass. The increased BO in glass resulted in a polymerized glass structure which suppressed the crystallization and subsequently increased the crystallization temperature, bulk density, nano hardness, elastic modulus in the glasses as well as the corresponding glass-ceramics. MgO addition caused phase separation in higher MgO (7.5 mol%) containing glass system which resulted in larger crystals. The nano hardness (～10 GPa) and elastic modulus (～127 GPa) values were found to be on a much higher side in 7.5 mol% MgO containing glass-ceramics as compared to lower MgO containing glass-ceramics.     

TiO2对CaO-Al2O3-SiO2玻璃结构和性能的影响

采用DTA、IR方法研究TiO2对CaO-Al2O3-SiO2玻璃体系结构的影响。DTA分析结果表明,随氧化钛质量分数的变化,玻璃转变温度Tg呈现先升高后降低的趋势;析晶放热峰值温度Tp则逐渐降低。IR分析表明,少量的Ti4+的引入,有助于Al3+进入玻璃网络中。当氧化钛质量分数超过4%时,Ti4+以[TiO4]的形式进入玻璃网络,使网络结构加强;当氧化钛质量分数达到8%时,出现六配位状态的[TiO6]8-。随着氧化钛质量分数的增加,密度逐渐增大;化学稳定性先降低后升高,在一定范围内,引入TiO2能提高玻璃耐碱性。     

Al2O3对硼硅酸盐玻璃热膨胀和分相的影响

通过红外光谱分析了Al2O3取代SiO2后硼硅酸盐玻璃结构的变化,测试了玻璃的热膨胀系数和膨胀软化温度,通过扫描电子显微镜分析硼硅酸盐玻璃的分相,并结合X射线能谱分析了富硅相的组成.结果表明:硼硅酸盐玻璃中引入Al2O3后,随着Al2O3取代量的增加,玻璃结构中[BO3]增多,[BO4]减少;玻璃的热膨胀系数增大,转变温度和软化温度提高;硼硅酸盐玻璃中引入Al2O3后对玻璃的分相没有明显的改善作用.     

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。     

BaO-TiO2-SiO2系统结构、玻璃形成能力及析晶性能

BaO-TiO2-SiO2系统玻璃具有高折射率和好红外透过性等优异性能特点.在选定组成范围内,采用传统熔融法制备玻璃,通过平板淬冷法进行成形.采用XRD,DSC,RAMAN光谱和SEM,探讨了BaO-TiO2-SiO2系统的玻璃形成能力、析晶性能及玻璃结构变化规律.研究结果表明:随着SiO2从5mol%~20mol%逐渐增加,成玻能力逐渐增强,SiO2≥20mol%开始得到完全非晶态玻璃.等SiO2含量下,随TiO2含量的增加,玻璃转变温度逐渐升高.SiO2含量等于15mol%时,随着TiO2含量的增加,[TiO6]先增加后减少,TiO2含量为45mol%时,[TiO6]的Ti-O振动峰出现,60mol%时,[TiO6]的Ti-O振动峰消失,[TiO4]在TiO2的含量为40mol%~50mol%时存在,Ba2+对Si-O骨架具有破坏作用.     

TiO2对铝硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

采用熔融法制备不同TiO2含量的RO(包括CaO、MgO)-Al2O3-SiO2-B2O3系玻璃。利用红外光谱技术研究TiO2对玻璃结构的影响,分别探讨了玻璃密度、化学稳定性和介电性能的变化规律。结果表明:少量TiO2的加入能够增大玻璃结构聚合度,过多的TiO2将使玻璃结构变得相对疏松;随着TiO2含量的增加,介电常数和介电损耗在1MHz频率下先减小后增大,玻璃析晶倾向和密度呈现增大的趋势,耐酸和耐碱失重比呈现先减小后增大的变化。