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...     

La2O3掺杂SiO2-B2O3-Nb2O5复相微晶玻璃相界及储能性能研究

采用可控析晶法制备了La₂O₃掺杂的SiO₂-B₂O₃-Nb₂O₅ (SBN)复相微晶玻璃,利用DSC、Raman、XRD、SEM、铁电和介电性能测试等分析表征了La₂O₃掺杂对SBN复相微晶玻璃结构与储能性能的影响。结果表明:La₂O₃掺杂能够有效提高复相微晶玻璃的热稳定性,随着La₂O₃含量增加,系统析晶势垒增大,热膨胀系数先降低后升高,价键振动加剧,介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后增大;掺杂1.00%(摩尔分数)La₂O₃时,复相微晶玻璃在40 kV/cm电场下的储能密度和储能效率最大,分别为0.031 J·cm^-3和77.6%;储能性能主要通过介电常数和击穿场强的协同作用来评价,La₂O₃能通过提高结构热稳定性和降低介电损耗来提高介电常数,当其引入体系后处于玻璃网络的空隙中,可有效增强材料耐击穿性能;复相微晶玻璃结构可以增加结构无序度,从而降低弛豫损耗,有效提高材料的储能性能。     

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。     

氧化镧对低介电玻璃纤维性能的影响

通过在玻璃中分别引入La₂O₃和Na₂O，对比研究了La₂O₃加入后对低介电玻璃黏度、玻璃熔制温度、拉丝作业温度、玻璃膨胀系数、玻璃介电常数和介电损耗的影响规律。研究结果表明，玻璃中引入La₂O₃能有效降低玻璃熔制温度和拉丝作业温度。与引入Na₂O相比，玻璃中引入La₂O₃对膨胀系数和介电常数的影响与引入Na₂O相当，但是含La₂O₃玻璃具有更低的介电损耗和电导率。含4%La₂O₃和4%Na₂O玻璃的介电常数分别为5.76和5.75，介电损耗分别为5.4×10^-3和13.7×10^-3，电导率分别为2.39×10^-8S/m和7.5×10^-8S/m。     

添加Y2O3对CaO-MgO-SiO2体系中CMS的影响

为了提高镁质耐火材料的高温性能,以分析纯化学试剂MgO、CaO、SiO₂、Y₂O₃等为主要原料,研究了添加Y₂O₃对CaO-MgO-SiO₂体系中钙镁橄榄石(CMS)的生成和转化的影响,以及转化生成物Ca₄Y₆O(SiO₄)₆的耐火度。结果表明：1)Y₂O₃的添加不仅能够显著减少CaO-MgO-SiO₂体系中低熔点相CMS的生成量,而且能够从CMS中捕获CaO和SiO₂使CMS转化为高熔点相Ca₄Y₆O(SiO₄)₆、MgO和Y₂Si₂O₇,有利于提高镁质材料的高温性能。2)Ca₄Y₆O(...     

m(ZnO)/m(B2O3)质量比对低熔点封接玻璃Bi2O3-B2O3-ZnO结构、性能与润湿性的影响

针对真空玻璃封接的性能要求,本文采用高温熔融法制备了一种针对真空玻璃封接的铋系非晶无铅玻璃粉,通过高温X射线衍射、粉末X射线衍射、拉曼光谱、差式扫描量热仪、热膨胀测试和扫描电子显微镜等测试方法,研究了m(ZnO)/m(B₂O₃)质量比对Bi₂O₃-B₂O₃-ZnO玻璃的网络结构、特征温度、热膨胀系数和封接温度的影响。结果表明,增加m(ZnO)/m(B₂O₃)质量比可促进锌氧多面体由[ZnO₄]向[ZnO₆]转变,导致热膨胀系数降低,特征温度升高。当m(Bi₂O₃)∶m(B₂O₃)∶m(ZnO)质量比为80∶7∶13,玻璃具有较低的玻璃化转变温度T_g(371℃)和膨胀软化温度T_f(401℃),热膨胀系数为9.3×10^-6...     

ZrO2对低介电玻璃纤维性能影响研究

在低介电玻璃纤维生产中，由于窑炉耐火材料中二氧化锆(ZrO₂)会析出到玻璃液中，造成玻璃成分偏离，进而影响低介电玻璃性能。本文研究ZrO₂对低介电玻璃介电性能、热膨胀、黏度、玻璃液电阻率等关键性能的影响，结果表明：在典型低介电玻璃配方中，1 wt%的ZrO₂,10 GHz下的介电常数(D_k)从4.65上升到4.70，介电损耗(D_f)从3.20‰下降到3.02‰，热膨胀系数α_{25℃～300℃}从3.5×10^-6/℃下降到3.3×10^-6/℃，lgη=3黏度温度从1310℃下降到1302℃，玻璃液电阻率ρ_1500℃从95.4Ω·cm下降到89.8Ω·cm。由此可见：一定量ZrO₂引入到低介电玻璃中，玻璃的介电损耗、热膨胀系数、黏温关系、熔体电阻率等参数均得到改善，但是对介电常数略有不利影响。     

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。     

Na2O对固体氧化物燃料电池用透辉石封接微晶玻璃性能的影响

本文设计和制备了以透辉石为主晶相的R₂O-RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系封接微晶玻璃,用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的封接,研究了Na₂O含量(0%～10%,摩尔分数)对封接玻璃热膨胀系数(CTE)、析晶与烧结润湿特性的影响,表征了封接件在高温长时间热处理后玻璃与SUS403不锈钢的封接界面。结果表明,Na₂O可以显著改善玻璃的热性能,所制备的玻璃样品在封接温度范围内经热处理后可获得主晶相为透辉石(CaMgSi₂O₆)的微晶玻璃。随着Na₂O含量增加,主晶相透辉石的晶相含量不同,微晶玻璃的热膨胀系数由未晶化前的8.22×10^-6 K^-1提升至11.79×10^-6 K^-1,能够满足SOFC封装的热膨胀匹配。当Na₂O含量大于等于8...     

环丙沙星调控制备γ-Al2O3/SiO2及吸附机制研究

采用环丙沙星(CIP)生物矿化调控制备γ-Al₂O₃/SiO₂吸附剂，研究所制备吸附剂的形貌与微结构变化及对CIP的吸附作用机制。在浸渍法制备γ-Al₂O₃/SiO₂的过程中，采用不同浓度的CIP调控γ-Al₂O₃/SiO₂的形貌与微结构。结果表明，采用0.1 mg/L CIP调控制备的吸附剂表面活性位密度(N_t)由6.68×10^-4 mol/g增加到7.48×10^-4 mol/g，平衡吸附量由8.60 mg/g增加到9.30 mg/g。pH=7.0时平衡吸附量最大，此时CIP 98%以分子形态存在、吸附剂表面形态98%为≡AlOH。从两者之间的分子形态作用结合傅氏转换红外线光谱(FTIR)分析，推测吸附作用机制是γ-Al₂O₃/SiO₂表面的≡AlOH与CIP...     

低损耗高耐压Al2O3基低温共烧陶瓷

为获得低介电损耗、高耐压强度的Al₂O₃基低温共烧陶瓷(LTCC)材料,采用固相法制备了x(6La₂O₃·24CaO·50B₂O₃·20SiO₂)(LCBS)+(1–x)Al₂O₃玻璃/陶瓷。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、高压击穿试验仪、高温介电温谱仪对烧结样品的结构和性能进行了表征。结果表明：添加适量的LCBS玻璃粉有助于提升材料的致密性、降低介电损耗、提高击穿场强。同时,复阻抗谱分析表明,LCBS玻璃的加入可以显著提高玻璃/陶瓷的电阻率和活化能。当玻璃含量(摩尔分数)为44%时,850℃烧结0.5 h,可获得性能优异的LTCC陶瓷材料G44:ε_r=7.14,Q×f=5 769 GHz(f=13 GHz),E_b=57.44 kV/mm。     

n(Bi2O3)/n(SiO2)对Bi2O3-B2O3-SiO2系光伏玻璃背板油墨微观结构和反射率的影响

随着光伏发射极和背面钝化电池双面双玻组件产业的兴起,光伏玻璃背板用光伏油墨的需求量逐年递增。光伏油墨制备成涂层后,其致密程度将直接影响自身的反射率,进而对光伏电池的光电转化效率产生影响。本文通过改变n(Bi₂O₃)/n(SiO₂),探究玻璃熔剂析晶和其对Bi₂O₃-B₂O₃-SiO₂系玻璃熔剂所制备光伏油墨的影响。采用DSC和Raman对玻璃熔剂的特征行为进行了表征,采用XRD、SEM、色度仪对不同光伏油墨涂层的微观结构和反射率进行了研究,并提出了光伏油墨涂层的光反射增强机制。研究表明,n(Bi₂O₃)/n(SiO₂)的升高会使[BiO₃]和[BiO₆]基团含量增多,破坏[SiO₄]玻璃网络的能力增强,玻璃熔剂的转变温度和析晶峰温度逐渐降低,玻璃熔剂的析晶能力逐渐增大。在短时间内烤制...     

纳米SiO2掺入的硼铝酸盐微晶玻璃的结构与性能研究

硼铝酸盐玻璃具有超强的抗裂纹形成能力，但其硬度偏低限制了其在盖板玻璃领域的进一步应用。通过微晶化可有效提升其硬度，采用二次熔融浇铸法获得不同SiO₂含量的Li₂O-B₂O₃-Al₂O₃(LBA)基础玻璃，研究了不同SiO₂含量对基础玻璃以及微晶玻璃的显微结构及可见光透过率、硬度和耐划伤性能的影响规律。研究表明，SiO₂掺入的LBA基础玻璃经575℃保温2h晶化处理后，析出颗粒状的Li(Al₇B₄O₁₇)晶相，SiO₂的掺入能够抑制晶相析出，有利于提高玻璃的硬度和耐划伤性能。当SiO₂掺入量为0.5%时，微晶玻璃显微硬度高达6.85GPa的同时仍然保持较高的透过率(88.18%)，这分别得益于其内部析出的大量致密纳米级晶粒对裂纹的形成与扩展的有效阻止以及对可见光的散射与吸收较弱，使其在手机盖板玻璃方面具有较...     

Fe2O3对含铈钙钛矿玻璃陶瓷物相结构及化学稳定性的影响

本文以典型SiO₂-B₂O₃-CaO-Na₂O-TiO₂硼硅酸盐玻璃为基础玻璃,采用热处理析晶法制备含铈钙钛矿玻璃陶瓷固化体。通过DSC、XRD、FTIR、SEM-EDS、ICP等测试方法研究了不同Fe₂O₃含量对该固化体物相结构及化学稳定性的影响。结果表明,随着Fe₂O₃的掺入,CeO₂晶体衍射峰强度逐渐减弱,钙钛矿(CaTiO₃)晶粒分布的均匀程度呈先升高后降低的趋势,所有元素的归一化浸出率呈先降低后升高的趋势。当Fe₂O₃含量为6%(质量分数)时,CeO₂晶体消失,晶粒的分布最为均匀,所有元素的归一化浸出率最低。28 d后,所有样品中元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均低于10^-3数量级,这表明所制备的玻璃...     

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。     

Bi2O3对K2O–B2O3–SrO–Al2O3–Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷介电储能性能的影响

随着电力电子系统的不断发展,高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点,在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用,广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体,采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi₂O₃ (x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%,摩尔分数)对K₂O–B₂O₃–Sr O–Al₂O₃–Nb₂O₅–SiO₂玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中,KSr₂Nb₅O₁₅为主要析出晶相,当Bi₂O₃的加入量为x=2.0%(摩尔分数)时,热处理温度为950℃时,玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm³,室温下介电常数可达342,是热处...     

CaO/Y2O3共稳ZrO2复相陶瓷显微结构和力学性能研究

采用传统固相法制备了不同CaO和不同Y₂O₃掺杂量的ZrO₂复相陶瓷。借助XRD、SEM、EDS、维氏硬度计等测试手段研究了复相陶瓷的显微结构及力学性能。结果表明CaO/Y₂O₃共稳ZrO₂复相陶瓷的显微结构中共有大、中、小三种不同尺寸的ZrO₂晶粒。CaO的掺入在细化晶粒的同时可以降低中型t-ZrO₂晶粒内Y稳定剂含量,提高t-ZrO₂相变量;Y₂O₃能降低基体中m-ZrO₂的体积分数。当Y₂O₃掺入量为1.8 mol%,CaO掺入量为2 mol%时,获得了最高的断裂韧性(5.4±0.2 MPa·m^1/2);当Y₂O₃掺入量为2.5 mol%,CaO掺入量为1 mol%和2 mol%时,分别获得了最高的抗弯强度(78...     

晶化温度对MgO-Al2O3-SiO2系尖晶石微晶玻璃结构与性能的影响

采用熔融法制备了MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM等表征手段研究了晶化温度对微晶玻璃结构与性能的影响。结果表明,晶化温度为860℃时,有尖晶石晶体析出。晶化温度为1037℃、1080℃时,主晶相为尖晶石,次晶相为二钛酸镁和钛酸锆,随着晶化温度的升高,晶相含量增多,晶粒尺寸增加。晶化温度为1120℃时,主晶相仍为尖晶石,次晶相为金红石、钛酸锆。在1080℃晶化2 h后的微晶玻璃具有最佳的综合性能,其显微硬度为8.59 GPa,抗弯强度为146.0 MPa,热膨胀系数6.05×10^-6/K,密度为2.760 g/cm³。     

Co2+掺杂ZnO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的制备及光学性能

本文采用熔融法和热处理制备了Co²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)系透明微晶玻璃,基于X射线衍射的结果确定了微晶玻璃的主要晶相为ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄,并且随着晶化处理时间的增加,微晶玻璃的物相构成没有发生明显变化,尖晶石相的结晶度和平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势。吸收光谱和发射光谱的结果表明Co²⁺进入了尖晶石相ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄中,并取代了四面体位置(T_d)的Zn²⁺或Mg²⁺。随着晶化处理时间的增加,样品的吸收光谱强度和发射光谱强度均呈现先升高后降低的趋势,这与X射线衍射结果的变化趋势一致,说明可以通过控制微晶玻璃的结晶度来调控光学性能,这对制备性能优良的微晶玻璃材料具有一定的指导意义。对比了采用不同价态Co的氧化物原料制备的微晶玻璃,结果表明无论是掺杂CoO还是Co₂O₃,微晶玻璃尖晶石相中的Co元素均以Co²⁺形式存在。此外,将所制备的微晶玻璃材料在1 540 nm处的基态吸收截面(σ_gas)同Co掺杂的其他基体材料进行了对比,发现它有望作为可饱和吸收体应用于调Q激光器中。     

ZrW2O8/Cu复合材料的制备与热膨胀性能分析

研究采用放电等离子烧结法在600℃的低温下制备了高致密的ZrW₂O₈/Cu复合材料及其功能梯度材料。XRD分析表明ZrW₂O₈/Cu复合材料结晶性良好没有不纯物质产生。SEM显示ZrW₂O₈/Cu功能梯度材料在不同体积分数界面处实现了成分和微观组织的梯度过渡。热机械分析表明不同体积分数的ZrW₂O₈/Cu复合材料的热膨胀曲线与使用混合定律和Turner模型的预测基本一致，而且测量的ZrW₂O₈/Cu复合材料的热膨胀系数通过增加铜的含量可以从-7.96×10^-6/℃(ZrW₂O₈)变化到2.98×10^-6/℃(30 vol%ZrW₂O₈/70vol%Cu)再变为极大值的11.6×10^-6/℃(70vol%ZrW_...