B_2O_3掺杂Li_2O-Al_2O_3-SiO_2低膨胀透明微晶玻璃的制备及性能表征

为了降低微晶玻璃的熔化温度、改善玻璃的化学稳定性、机械性能和玻璃的熔化质量,在Li2O-Al2O3-SiO2三元玻璃系统中加入5%的B2O3。但加入氧化硼容易产生玻璃分相,生成的主晶相β-石英固溶体就会减少,引起透光性下降。作者以TiO2、ZrO2作为复合晶核剂,通过改变成核温度、成核时间、晶化温度、晶化时间,控制晶体颗粒度大小,制备出了晶粒较小、主晶相为β-石英固溶体的低膨胀透明微晶玻璃,其透过率大于80%,膨胀系数为2.0×10-6/K-1。采用差热分析仪分析了晶化前后玻璃的放热情况,用X射线衍射仪分析了微晶玻璃的主晶相为β-石英固溶体,采用SEM分析了透明微晶玻璃和半透明微晶玻璃的晶体结构。     

磁存储器之纳米相微晶玻璃基片研究

利用差热分析(DTA)探讨了不同成核剂含量(ZrO2 P2O5)对β-石英相纳米微晶玻璃制备的影响,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等分析了热处理制度控制对获得纳米相微晶玻璃的影响。结果表明：4％(质量分数)ZrO2 2％(质量分数)P2O5的复合成核剂含量能促进β-石英相和二硅酸锂的形成,阻止了向β-锂霞石的转变,在一定工艺条件下核化、晶化,可制备出粒径约为35nm、均匀分布的纳米相微晶玻璃,其抗弯强度达247MPa,抗压强度达414MPa,维氏硬度达659MPa,可用作高性能磁存储器基片。     

Li2O·Al2O3·4SiO2-Ta2O5系微晶玻璃分相与析晶机理研究

采用Ta2O5为晶核剂制备Li2O.Al2O3.4SiO2-Ta2O5微晶玻璃,并研究其分相、析晶机理,构建晶化模型.结果表明Ta2O5能有效促进玻璃的体积析晶,获得了晶粒尺寸为50nm的精细组织.非等温动力学计算显示随Ta2O5含量增加,析晶活化能降低,析晶指数增加,析晶动力学参数K(Tp)作为析晶判据更为合理.研究发现,LAST玻璃冷却时因亚稳分解导致互锁分相,形核前期又借助成核生长机制发生微滴分相,晶体生长则在继承亚稳分相形貌基础上发生"他形"析晶.最终构建了LAST微晶玻璃的晶化模型.     

MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃的制备及性能研究

采用高温熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石微晶玻璃,采用DTA、XRD等对试样的热处理工艺和力学性能进行了分析,详细讨论了晶化温度、晶化时间、核化温度及核化时间对该系微晶玻璃力学性能及显微结构的影响。结果表明,对于实验研究的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃,于600℃核化处理4h,于1100℃晶化处理2h,可以得到具有较好性能的堇青石基微晶玻璃,其抗弯强度可达182MPa。     

热处理时间对透辉石系尾矿微晶玻璃析晶及其性能的影响

使用金尾矿和铁尾矿为主要原料,采用熔融法和一步法析晶热处理制备了透辉石系尾矿微晶玻璃。将其分别在低温段720℃和高温段820℃保温,使用DSC、XRD、Raman光谱、SEM和综合力学性能仪等手段研究了保温时间对透辉石系尾矿微晶玻璃析晶过程及性能的影响。结果表明：该系微晶玻璃的主晶相为单斜结构的透辉石晶体(Mg_0.6Fe_0.2Al_0.2)Ca(Si_1.5A_l0.5)O₆(JCPDS 72-1379),晶体的生长过程包括玻璃的分相、成核和晶体生长过程。热处理温度为低温段720℃时透辉石晶体的成核温度为720℃,随着保温时间的延长透辉石晶体逐渐长大且由球状晶向枝状晶演变,透灰石晶体的析出量逐渐增加;热处理温度为高温段820℃时透辉石晶体的形貌均为尺寸较大的枝状晶,但是随着保温时间的延长透辉石晶体的形貌和尺寸变化不大。综合性能最优的热处理制度为在820℃保温45 min,制备出的微晶玻璃密度为2.97 g/cm³,抗折强度为211.0 MPa,硬度为789.0 MPa,耐酸性99.3%,耐碱性99.1%。     

花岗岩废渣制备微晶玻璃的研究

以花岗岩废渣为主要原料,用熔融法制备了以Zr O2为晶核剂的R2O-Mg O-Al2O3-Si O2(RMAS)系微晶玻璃。采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法研究了晶化温度对RMASZ系微晶玻璃的晶相组成、显微结构以及力学性能的影响。结果表明,随晶化温度升高,玻璃中依次析出翡翠石、镁铝硅酸盐、顽火辉石、四方Zr O2、尖晶石晶体。经780℃核化1 h、1 160℃晶化2 h热处理后,其四点抗弯强度达到114.56 MPa。     

钙铁硅铁磁体微晶玻璃热处理制度的研究

使用XRD、DTA、VSM等分析测试手段对在还原气氛下含少量B2O3、P2O5钙铁硅微晶玻璃的热处理制度进行了较深入的研究。研究发展，预核化处理对于钙铁硅微晶玻璃的晶化无明显作用。900℃作为钙铁硅微晶玻璃的晶化温度较适宜，晶化时间宜8h以上。     

热处理对二硅酸锂微晶玻璃结构和强度的影响

以SiO_2-Li_2O-K_2O-B_2O_3-P_2O_5为基础组成,P_2O_5为形核剂,采用传统熔体冷却法制备了该系统基础玻璃.利用DSC、XRD、SEM等检测手段研究了热处理制度对玻璃析晶行为、析出晶相种类、晶粒尺寸、晶粒分布及微晶玻璃力学性能的影响.结果表明,当引入P_2O_5为形核剂时,玻璃在核化温度范围内发生分相,并诱导Li_2SiO_3的异相成核.随温度的升高,亚稳态的Li_2SiO_3最终转变成Li_2Si_2O_5稳定相.基础玻璃经核化处理后,分两步晶化比一步晶化更有利于Li_2Si_2O_5的生长,并在一定程度上提高了微晶玻璃的抗弯强度.延长晶化时间能使Li_2Si_2O_5晶体进一步生长,联锁微观结构聚集体的尺寸增大,晶粒与晶粒间交联程度更高,晶粒间有更牢固的化学键合,抗弯强度有所提高.     

晶化温度对白云鄂博东尾矿微晶玻璃析晶及性能的影响

利用白云鄂博东尾矿和粉煤灰为主要原料,添加少量石英砂、氧化钙等化学原料,制得了高性能的CaO-MgO-Al2 O3-SiO2(CMAS)系尾矿微晶玻璃,研究了微晶玻璃制备过程中的核化及晶化处理条件对其微观结构及性能的影响。首先通过 DTA、XRD、SEM 及 HRTEM 等测试手段对微晶玻璃的析晶过程进行了表征。结果表明,适当的核化处理温度可使微晶玻璃中产生磁铁矿晶核,这些晶核可作为异质表面促进主晶相辉石相的析出。性能测试结果表明微晶玻璃的密度、抗折强度及耐酸度与微晶玻璃晶化温度有关,晶化温度为850℃的微晶玻璃试样结晶程度最高、综合性能最优。更高的晶化温度导致微晶玻璃中空隙及缺陷的产生,反而降低了其物化特性。     

中钛型含钛高炉渣制微晶玻璃及其性能研究

以中钛型含钛高炉渣为主原料制备微晶玻璃,利用渣中的TiO2作晶核剂.采用差示扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等分析技术研究了含钛高炉渣用量的变化对基础玻璃晶化、微晶玻璃性能的影响.结果表明,渣中适量的TiO2对玻璃晶化有较好的促进作用.渣用量较低时制得的微晶玻璃的主晶相为硅灰石,但当渣用量超过70％时,主晶相发生变化,变为钙铝黄长石等长石类矿相.中钛型含钛高炉渣用量为63％左右时,制得的微晶玻璃晶相含量合适,性能最好.此时采用的热处理制度为:核化温度720℃,保温1h,晶化温度945℃,保温2h,制得的微晶玻璃抗弯强度为121.68MPa,显微硬度为7.81 GPa.     

Crystallization Behaviour and Nanostructuring in Alkali Niobiosilicate Glasses

23K2O·27Nb2O5·50SiO 2(KNS),13K2O·10Na2O·27Nb2O5·50SiO 2(KNaNS) and 15K2O·12Li2O·27Nb2O5·46SiO2(KLiNS) transparent glasses were synthesized by melt-quenching technique,and studied by differential thermal analysis(DTA),X-ray diffraction(XRD) and high-resolution transmission electron microscopy(HRTEM) to reveal the effect of the devitrification behaviour on transparent nanostructure.Just above the glass transition temperature T g in the KNS glass,an unidentified phase was formed,while in KNaNS and KLiNS,mixed-alkali niobate phases with tungsten bronze structure were obtained by bulk crystallization.Heat treatments at T g performed on the KNS glass resulted in the transparent nanostructure with second order harmonic generation(SHG) activity.Heat treatment for 10 h on KNaNS and KLiNS decreased the first DTA exothermic peaks(at least 24C),indicating the bulk nucleation,which was confirmed by the DTA in comparison with the powdered as-quenched samples.KNaNS and KLiNS showed similar XRD profiles as the K3Li2Nb5O15 crystal with the five most intense peaks at 22.7,29.4,32.3,46.3 and 52.0 deg.HRTEM micrograph showed clear-cut nano-sized circular domains and spherical nanocrystals dispersed into the amorphous matrix.     

B2O3-Al2O3-SiO2透明玻璃陶瓷研究

玻璃陶瓷属于一类多晶陶瓷材料.通过调整玻璃基质和晶相组成可以制备出具有良好的力学、热学、电学和光学性能的玻璃陶瓷材料.采用传统的熔融和退火技术制备出含B2O3-Al2O3-SiO2-Li2O-K2O组分的硼铝硅玻璃,并通过成核和长晶工艺最终制备出透明玻璃陶瓷.配合料在铂金坩埚中于1450℃下熔融2h,然后经两步热处理制度控制晶核的生成和晶粒的长大.采用差热分析技术确定成核和长晶温度.采用X射线衍射技术对不同热处理制度下的玻璃陶瓷样品进行分析,以确定最佳成核和长晶条件.采用扫描电子显微镜分析玻璃陶瓷形态,晶粒尺寸及其在残余玻璃相中的分布.采用UV-Vis-Nir分光光度计测定玻璃陶瓷样品的透过率.     

Nucleation behavior and microstructure of Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript>-poor LAS glass–ceramics

Influence of MgO and K₂O on the nucleation behavior of Al₂O₃-poor LAS (Li₂O–Al₂O₃–SiO₂) base glasses was investigated by thermal analysis and, the effect on microstructure and surface topography of glass–ceramics was also examined by SEM, AFM and TEM. According to results of thermal analysis, the exothermic peak temperature of the glass showed a decrease with increase of nucleation temperature to nucleation time of 6 h. But some glasses nucleated for 9 h showed nucleation rate-like curve with maximum point. The dependence of reciprocal value of the exothermic peak temperature on the nucleation temperature indicated that an introduction of MgO might accelerate the nucleation of the base glass and thus result in rough surface topography of glass–ceramics. On the other hand, in the case of glass–ceramics containing K₂O the main crystalline phase was lithium metasilicate and they showed fine microstructure resulting in smooth surface topography. TEM micrographs of as-quenched and nucleated glasses showed no trace of phase separation affecting nucleation or final microstructure.     

形核剂对Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化过程的影响

采用差热分析(DTA),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)等分析手段研究了 TiO₂和TiO₂+ZrO₂两种形核剂对Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃的形核和晶化的影响. 结果发现,样品经过不同温度的预形核处理后,采用TiO₂单一形核剂,晶化峰值温度和晶化峰 高度的变化较大,而采用TiO₂+ZrO₂复合形核剂,晶化峰值温度和晶化峰高度的变化较小. 当形核时间为2h,两种形核剂样品的最佳形核温度分别为745和760℃.晶化后均可得到纳米 结构的β-石英石固溶体晶相,其中采用TiO₂+ZrO₂复合形核剂样品的晶粒更细小.研究表 明采用复合形核剂的LAS微晶玻璃的形核过程对温度的敏感性小,有利于对形核过程进行控 制,同时形核效率高.     

SiO2-Al2O3-MgO-K2O-(F,Cr2O3)玻璃陶瓷的析晶

为了研究形核剂氟化物、氧化铬及其复合作用对SiO2-Al2O3-MgO-K2O系玻璃陶瓷形核和析晶的影响,采用高温熔融法制备了不同氟化物和氧化铬含量的基础玻璃,并对该基础玻璃进行了差热分析、显微分析和X射线衍射分析.结果表明:在所研究的玻璃体系中,氟化物或氧化铬的加入,都不同程度地削弱了玻璃体的结构,降低了玻璃的转变温度;当基础玻璃只含有氟化物时,玻璃在表面析出云母晶体,内部发生分相现象,而玻璃中仅含有氧化铬时,玻璃中发生整体析晶;没有氟化物的存在,不能析出云母晶体;当同时加入两种元素的物质后,对玻璃体析晶的影响不是简单的加合,复合的作用更为突出,进一步降低了玻璃的转变温度和析晶温度,整体均匀析出云母晶体.     

Effect of magnetic fields on solid-melt phase transformation in pure bismuth

The differential thermal analysis (DTA) apparatus has been designed in order to investigate the effect of magnetic fields on solid-melt phase transformation in pure bismuth. The endothermic peaks of DTA curves show that melting is insensitive to magnetic fields, which can be verified from thermodynamics. However, the exothermic peak obviously shifts to higher temperature as the magnetic field strength increases, from which the magnetic field does not affect the crystal growth but nucleation. On the basis of the assumption that there is an intermediate state between a crystal nucleus and a liquid atom, one possible reason for the shift of exothermic peaks is that kinetic barrier of nucleation is lowered and nucleation is activated by magnetic fields.     

TiO2对CaO-Al2O3-SiO2系玻璃晶化机理的影响

使用差热分析（DTA）方法研究了TiO2对CaO－Al2O3－SiO2系玻璃晶化机理的影响，发现在CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，引入TiO2有助于玻璃网络聚合程度的降低，从而导致玻璃的粘度减小，转变温度Tg和析晶峰温度Tp的降低.玻璃的析晶难易程度和析晶峰温度的高低不存在相互对应关系．CaO－Al2O3－SiO2系玻璃中，不管是否加入TiO2，均以表面晶化为主，TiO2的晶核剂效果不显著．充分的核化热处理也不能促使含TiO2的CaO－Al2O3－SiO2系玻璃发生体积晶化，TiO2的含量越高，核化热处理后玻璃的表面晶化效果越显著．     

Phase evolution,characterization, and impedance spectroscopic analysis of nanocrystalline SrBi2Nb2O9 in glassy Li2B4O7 matrix

Transparent glass composites in the system (100 - x) Li2B4O7 - x SrBi2Nb2O9 (where x = 5, 10, 15, 20, 25, and 30, in molar ratio) were fabricated by conventional melt-quenching technique. The amorphous nature of the as-quenched glass composites was confirmed via X-ray powder diffraction (XRD) studies. Differential thermal analyses (DTA) established the glassy nature of the as-quenched samples. Glass nanocomposites (GNC's) with high-optical transparency were obtained by controlled heat-treatment of the glass composites at 750 K/6 h. Perovskite SrBi2Nb2O9 (SBN) phase formation through an intermediate fluorite phase was confirmed by XRD and transmission electron microscopy (TEM). The dielectric constant (epsilon r) in the frequency range from 100 Hz to 40 MHz at room temperature increases whereas dielectric loss (D) decreases with increase in SBN content in Li2B4O7 glass matrix. Impedance spectroscopy employed to rationalize the electrical behavior of the as-quenched glasses and glass nanocomposites suggests the coexistence of electronic and ionic conduction in these materials. The optical transmission and band-gap energy of these composites were found to be crystallite size dependent.     

TiO2和ZrO2在B2O3—MgO—SiO2系晶化过程中的作用

采用Ｘ射线衍射（ＸＲＤ），差热分析（ＤＴＡ），扫描电镜（ＳＥＭ）和红外光谱（ＩＲ）等手段研究了ＴｉＯ２和ＺｒＯ２对Ｂ２Ｏ３－ＭｇＯ－ＳｉＯ２渣中含硼组分晶化行为的影响，结果表明，ＴｉＯ２和ＺｒＯ２作为晶核剂加入后，促进分相，降低了晶化活化能，有利于含硼组分以２ＭｇＯ．Ｂ２Ｏ３和３ＭｇＯ．Ｂ２Ｏ３，析出，加入ＴｉＯ２改变了硼渣结构，产生更多有利于２ＭｇＯ．Ｂ２Ｏ３和３ＭｇＯ．Ｂ２Ｏ３析出的（Ｂ２Ｏ５     

Al(PO_3)_3-NaBF_4-AlF3 系统玻璃的分相及晶化的研究

本工作利用 DTA、RTEM、X 射线及 IR 技术研究了 Al(PO_3)_s-NaBF_4-AlF_3系统玻璃的分相机理及分相与晶化之间的关系。从实验结果得出,分相玻璃的 DTA 曲线上存在有两个明显的 T_g 温度。其中,高 T_g 相为富磷氧相,低T_g 相为贫磷氧相。且分相玻璃的第二相呈粒子形态,属成核生长机理。粒子长大服从扩散机制。该系统玻璃分相导致整体析晶。高磷区析晶相为 Al(PO_3)_3,低磷区析晶相为 NaAlP_2O_7。