MgO,ZnO和BaO对Li_2O–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃结晶化和 热膨胀性能的影响(英文)

通过传统熔融法制备了添加MgO,ZnO和BaO的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃。并通过微分热分析、X射线衍射和扫描电镜研究了MgO,ZnO和BaO对LAS玻璃的结晶化影响,测量了LAS的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion,CTE)。结果表明:添加1.0%～1.5%(质量分数,下同)MgO,1.0%～3.0%ZnO或1.5%～3.5%BaO的LAS微晶玻璃在500℃以下都表现出负的热膨胀性。随着MgO含量的减少,形成了β锂辉石固溶体(LiAlSi3O8)并导致CTE显著增大。当添加0.5%MgO时,从100～700℃具有0.5120×10-6/℃到1.6913×10-6/℃的正膨胀系数。     

BaO含量与热处理制度对BaO-Al2O3-B2O3-SiO2体系封接玻璃性能的影响

燃料电池的长寿命安全使用对相关联的封接玻璃提出了更高的要求,为明确封接玻璃的组成和晶相析出对封接玻璃转变温度、热膨胀系数等的影响规律.以BaO-Al2O3-B2O3-SiO2作为基础玻璃体系,通过测试玻璃的DSC、XRD、CTE等性能参数,研究组成中BaO含量和热处理制度对玻璃封接性能的影响.结果 表明,BaO能够增大玻璃的热膨胀系数,降低玻璃的特征温度.随着BaO含量的增加,基础玻璃的CTE从9.24×10-6 K-1增加到11.26×10-6 K-1.其中B3组玻璃满足SOFC的使用要求,可用作封接玻璃.B3组基础玻璃在模拟电池的工作温度下热处理后,主晶相为正交晶系的BaSiO3,微晶玻璃的膨胀系数提高至10.53×10-6 K-1,同样能够满足与电解质YSZ(CTE:10.5×10-6K-1)、以及Corfer22APU连接板(CTE:12×10-6 K-1)的匹配要求;析晶后玻璃的软化温度提高至830℃,提高了封接玻璃的使用温度,在SOFC工作温度(700 ～ 800℃)下,所制备的封接微晶玻璃在软化温度以下不会过度流动,能够保证良好的密封,满足封接的功能需求.     

玻璃组成对Li_2O–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃热膨胀系数的影响(英文)

通过传统熔融法制备了具有低膨胀系数的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃.利用扫描电镜、X射线衍射、差热分折及热膨胀系数测定等分 析手段,研究了玻璃组成中Li2O,Al2O3,SiO2的含量对微晶玻璃热膨胀系数的影响.结果表明:在标准样品的基础上,Li2O的含量对热膨胀系数影 响很大:Li2O的含量提高,由于形成β-锂辉石,微晶玻璃的结晶程度增加与晶粒尺寸增大,导致热膨胀系数增大.与此相比较,Al2O3和SiO2成分 的变化对膨胀系数的影响较小.当玻璃组成(质量分数,下同)为4%～6%Li2O,16%~18%Al203,66%~68%Si02时,Li2O-Al2Oy-SiO2玻璃的膨胀 系数为-1.5～1.5×10-7/℃(0~700℃)     

析晶温度对低膨胀LAS微晶玻璃的影响

以Li2 O-Al2O3-SiO2(LAS)系统微晶玻璃为研究对象,探究低Li2O掺量(4.13wt％)时析晶温度对微晶玻璃的影响,成功制备出超低热膨胀系数的微晶玻璃.利用XRD、DSC、FTIR、SEM研究了微晶玻璃内部的晶相组成、显微结构.结果表明:在Li2O含量为4.13wt％时,随着析晶温度的提高,平均热膨胀系数(CTE)呈现逐渐增加的趋势,而抗折强度和显微硬度也呈现逐渐增大的趋势.综合分析最佳析晶温度为800℃,此时微晶玻璃的热膨胀系数最小且均为负值,30～300℃、30～400℃、30～500℃温度段的平均CTE值分别为-4.216×10-7/℃、-2.500×10-7/℃、-0.931×10-7/℃.     

透明零膨胀LAS系微晶玻璃的制备和研究

以TiO2和ZrO2作为晶核剂,采用"两步法"热处理工艺,制备了透明、零膨胀的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系微晶玻璃.利用X射线衍射分析和扫描电子显微镜对该微晶玻璃的物相和微观结构进行分析,结果表明:微晶玻璃中析出大量β-锂辉石晶粒,其晶粒半径仅为50～100nm.LAS系微晶玻璃热膨胀系数在20～400℃范围内趋向于零,而在400～750℃范围内热膨胀系数不断升高,趋向于8×10-7/K.该LAS系微晶玻璃具有良好的透光性能,于可见光范围内透过率为70%.     

Y2O3对高分子网络凝胶法制备Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃性能的影响

以丙烯酰胺、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、碳酸锂、硝酸铝和正硅酸乙酯为原料,采用高分子网络凝胶法成功地制备出多组分氧化物Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃超微粉末,并掺杂了稀土氧化物Y2O3.将粉体压制烧结得到微晶玻璃块体.用IR,XRD,SEM等测试手段研究了掺杂对微晶玻璃组织与性能的影响,测定了微晶玻璃的热膨胀系数.实验表明:Y2O3使微晶玻璃的相变温度降低到900℃;掺杂后微晶玻璃的粒径减小;高分子网络凝胶法制备的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃热膨胀系数达到10-7数量级,掺Y2O3使Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃的热膨胀系数提高.     

添加Li_2O的CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的性能研究

以Li_2O为烧结助剂,采用DTA、XRD、SEM等分析手段研究了添加1.0～2.5 wt%Li_2O对CaO-B_2O_3-SiO_2(CBS)系微晶玻璃性能的影响.结果表明:Li_2O降低了CBS系微晶玻璃的玻璃转变温度和析晶温度.未添加Li_2O的试样在930 ℃烧结,而添加Li_2O的试样可以在820 ℃以下烧结,Li_2O显著降低了试样的烧结温度.当Li_2O添加量为1.0wt%时,试样可以在760～820 ℃范围内烧结,800 ℃烧结试样介电常数为5.71,介电损耗为0.0024(测试频率为10 MHz).     

Fe2O3,ZrO2及F对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶行为的影响

研究了形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响,将形核剂掺量(质量分数)分别为1.0?2O3,2.0%ZrO2和4.0%F添加到基础玻璃中.用扫描电子显微镜和X射线衍射技术分析了微晶玻璃析晶和显微特征.不添加任何形核剂的样品以及分别添加1.0?2O3和1.0?2O3 2.0%ZrO2形核剂的样品以表面析晶为主,在1 053 ℃保温1.0 h后,析出晶体以硅灰石(CaO·SiO2)为主,同时还有少量钙长石(CaO·Al2O3·2SiO2)和透辉石(CaO·MgO·2SiO2)析出.Fe2O3的加入促进了玻璃的析晶和生长,而ZrO2的作用正好相反,抑制了玻璃的析晶.对于添加1.0?2O3 2.0%ZrO2 4.0%F形核剂的样品,在1 040 ℃保温1.0h后,其析出晶体以整体析晶为主,块状晶体均匀析出,析出主晶相为钙长石.     

阳极键合用Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃电学性能

采用合适的组分和二步热处理法制备了热膨胀系数与硅片匹配的Li2O-Al2O2-SiO2(LAS)微晶玻璃,并在满足键合所要求的热膨胀系数的基础上,通过调节成分和控制热处理制度,研究了微晶玻璃的导电和介电性能.结果表明:采用不同的热处理制度进行晶化处理,LAS微晶玻璃的主晶相均为β-锂辉石;607℃核化、980℃晶化时间均为3 h样品的热膨胀系数为31.16 ×10℃-1(200～400℃),与硅片热膨胀系数较接近;微晶玻璃的电阻率大于基础玻璃,且随温度的升高电阻率吴下降趋势;改变核化和晶化时间,在150～360℃范围内其电阻率变化不大;微晶玻璃的介电常数和介电损耗均小于基础玻璃,更适宜作为电子器件的绝缘封装材料.     

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。     

Effect of ZnO on the structural,physio-mechanical properties and thermal shock resistance of Li2O–Al2O3–SiO2 glass-ceramics

The composition of lithium aluminosilicate (LAS) with different zinc oxide-magnesium oxide (ZnO–MgO) contents that ranged from 0 to 1.45 wt percent (wt%) was investigated to determine the thermal shock resistance properties of the glass-ceramics. The LAS glasses were melted in an alumina crucible at 1550 °C for 5 h, and the green compact samples were then heat-treated at 1100 °C for 3.5 h. The presence of zinc oxide (ZnO) in the compositions did not change the major crystal phase of β-spodumene. However, the addition of ZnO shifted the pronounced peak to a lower angle and increased the percentage of crystallinity from 55% to 59%. Additionally, the function of ZnO in LAS glass-ceramics as the network modifier was confirmed through Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. The physio-mechanical properties were improved when 1.45 wt% ZnO was added to the LAS glass-ceramics. The results showed increased density (2.42 g/cm³), low porosity (0.85%), high flexural strength (125.23 MPa), and low coefficient of thermal expansion (25–800 °C) (CTE_{(25–800 °C)}) value of 1.73 × 10^?6 °C^?1. Meanwhile, the thermal shock resistance properties evaluation of the LAS glass-ceramics at different ZnO contents were conducted at different thermal shock temperatures of 200 °C, 500 °C, and 800 °C. The critical temperature of the LAS specimens with 1.45 wt% ZnO demonstrated the ability to withstand a thermal shock at 800 °C while preserving 87% of their initial strength of 108.40 MPa, exemplifying the best LAS glass-ceramics properties for rapid high-temperature change applications.     

Low Li2O content study in Li2O-Al2O3-SiO2 glass-ceramics

The price of lithium-containing minerals and other chemical materials continues to increase, resulting in an increase in the production cost of Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ (LAS) system glass-ceramics. In the LAS glass-ceramics component, the reduction in the amount of Li₂O used can reduce the cost of the product. It is worthwhile to study whether it is possible to prepare glass-ceramics with low expansion properties under low Li₂O content. The effect of Li₂O content on the glass-ceramics of LAS system was studied. In this paper, spodumene was used as the main raw material, and TiO₂ and ZrO₂ were added as crystal nucleating agents to prepare transparent glass-ceramics with low expansion coefficient. The effects of the change of Li₂O content on the crystal phase and microstructure of glass-ceramics were investigated by XRD, DSC, FTIR and SEM. The results show that the main crystalline phase of the low expansion transparent glass-ceramics is β-quartz solid solution. When Li₂O content is in the range of 2.99 wt% to 4.13 wt%, low expansion glass ceramics can be prepared by an appropriate method. With the increase of Li₂O content, the average coefficient of thermal expansion (CTE) in the temperature range of 30 °C–300 °C shows a decreasing trend. When Li₂O content is in the range of 3.51 wt% to 4.13 wt%, the thermal expansion coefficient of the glass ceramics is extremely small, and even a negative expansion coefficient occurs.     

Na2O-MgO-Al2O3-SiO2建筑装饰微晶玻璃的研究

利用浇铸法制备了MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃。采用示差扫描量热法(DSC)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析方法,研究NMAS微晶玻璃玻璃组成中Al2O3/SiO2对微晶玻璃的析晶和性能的影响。结果表明:玻璃中析出的主晶相为镁橄榄石。随Al2O3/SiO2的减小,镁橄榄石的衍射峰强度逐渐减弱,次晶相为a-堇青石。C3、C4中还有很少量-6-1的顽辉石相。微晶玻璃热膨胀系数逐渐升高,抗折强度和硬度逐渐减小。C1在600℃时的热膨胀系数为7.01×10K,抗折强度为115MPa,硬度达为8.0GPa。     

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.     

玻璃组成对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃膨胀系数的影响

以Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的标准样的组成为基础配方,改变玻璃组成中各种氧化物的含量,采用传统的熔融法制备了Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃,利用SEM、XRD、DTA及热膨胀系数测定等分析手段,重点研究了玻璃组成中Li2O、Al2O3、SiO2的含量对微晶玻璃热膨胀系数的影响.研究结果表明:在标准试样的基础上,改变Li2O的含量,对热膨胀系数影响很大;热膨胀系数随Al2O3含量增大而增大,而SiO2含量的变化,对热膨胀系数影响不大.     

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.     

B2O3、K2O和ZnO含量对汽车玻璃油墨用低熔点玻璃性能的影响

以Bi2O3-B2O3-ZnO-SiO2体系为基础玻璃,通过调整玻璃组分,研究分析了B2O3、K2O和ZnO含量对玻璃性能的影响.结果表明:玻璃的热膨胀系数、软化温度及化学稳定性会随着玻璃组分中B2O3、K2O和ZnO含量的不同而改变,当B2O3、K2O和ZnO的质量分数分别为10％、3％和5％时,玻璃的热膨胀系数和软化温度分别为83.524×10-7℃-1和525.9℃,且化学稳定性良好,符合汽车玻璃油墨对低熔点玻璃粉的要求.     

WO3对零膨胀锂铝硅封接玻璃流动性的影响与作用机理

密封连接石英玻璃被广泛应用于航空航天、半导体加工以及微机电系统真空连接等领域。改进的低膨胀Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃可以用于封接石英玻璃,但存在流动性不佳的难题。本文通过掺入WO₃对LAS系微晶玻璃进行改性,利用线膨胀系数分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、高温烧结影像仪、扫描电镜,研究了掺入WO₃后LAS玻璃封接石英玻璃的机理。结果表明:WO₃对LAS玻璃的析晶产生先增强后削弱的影响; WO₃掺量越大,热膨胀系数越大,当掺量达到5.0%(质量分数)时,热膨胀系数提升至5.69×10^-7 ℃^-1;流动性与润湿性随着掺量增加而提升,铺展面积随掺量增加而增大,润湿角随掺量增加而减小,有效改善了LAS玻璃本身流动性不足的问题;LAS玻璃与石英玻璃之间主要是通过化学元素迁移实现封接。