低温共烧CaO-B2O3-SiO2系统微晶玻璃的分相与析晶

CaO-B2O3,-SiO2微晶玻璃基板具有低的介电常数和与金属电极低温共烧的特性.在CaO-B2O3-SiO2相图的低共融区域设计了3个系列9种玻璃配方,通过差热分析和X-射线衍射分析研究了玻璃组成和它们的分相析晶行为.研究表明:在该组成区,析出主要晶相为硅灰石、硼钙石和石英,而基板材料所要求的性能可以通过控制微晶玻璃晶相及其数量得以实现.     

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。     

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。     

CaO、ZnO对MgO—Al2O3-SiO2玻璃性能及析晶的影响

在含碱金属氧化物的MgO-Al2O3-SiO2系玻璃中进一步引入CaO、ZnO,测定了玻璃的密度、硬度,采用DTA、XRD、SEM分析了玻璃的析晶情况。结果表明：CaO、ZnO使玻璃密度呈增大趋势,但二者加入后,玻璃硬度减小,其中同时含CaO、Zn0的玻璃较只含CaO玻璃硬度大。差热分析显示,CaO、ZnO可减小玻璃的粘度,降低Tg点温度,促进玻璃的析晶;含CaO、ZnO的玻璃热处理后主要析出硅酸锂铝、钠钙长石,镁钛氧化物晶相;随ZnO的引入,热处理玻璃中还出现锌尖晶石晶相;此外,含CaO、Zn0玻璃随热处理时间延长,还有少量霞石析出。析出晶体均以棒状晶体为主,颗粒状晶体弥散分布在棒状晶体之间。     

SiO2—Al2O3—MgO—F系玻璃陶瓷的烧结析晶—烧结工艺对组织和性能的影响

系统探讨了SiO2-MgO-Al2O3-F系玻璃粉体的烧结析晶行为,结果表明：烧结温度和时间对玻璃陶瓷的显微组织,烧结密度和硬度都有显著的影响,烧结温度的提高和烧结时间的延长有利于烧结和析晶过程的进行,但温度过高将导致析出的晶体发生重熔,由于析晶和烧结同时进行,密度和硬度呈现不一致的变化趋势。     

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含量对钠钙硅玻璃析晶行为的影响

研究了具有高结晶度的20Na2O-29CaO-51SiO2(wt％)玻璃中引入Al2O3后的流变和析晶行为,着重研究了Al2O3含量的增加对成核位置和晶体种类的影响.结果 表明:随着Al2O3的引入,玻璃的粘度逐渐增大,玻璃转变温度和析晶温度也相应地提高;同时粘滞流动活化能明显增大,即晶体形成离子的可移动性降低;另外,Al2O3的引入也导致玻璃由体析晶向表面析晶转变.IR光谱表明,在该体系玻璃中Al3主要以[AlO4]四面体存在,其他低场强阳离子(如Na+和Ca2)对其进行电荷补偿,这导致玻璃中总的非桥氧含量降低,换句话说,玻璃的网络联接程度因Al2O3的引入而增强,离子的体扩散被抑制,因而导致表面析晶.     

MgO-Al2O3-SiO2系硬盘基板用微晶玻璃析晶动力学研究

MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃是一种优良的磁盘基板备选材料,该材料具有良好的力学性能,能够满足高性能硬盘基板用材料的要求。采用差热分析方法(DTA),得到了以TiO2作为晶核剂的MgO-A l2O3-SiO2系微晶玻璃的析晶动力学参数,研究了该体系微晶玻璃的析晶动力学;利用X射线衍射技术(XRD)确定了经合适热处理后得到的样品的主晶相。结果表明:引入TiO2降低了该体系玻璃的析晶活化能Ea,当TiO2质量分数达到7%时,Ea达到最小值,玻璃析晶晶化指数n达到最大值,这表明TiO2在一定范围内促进了该系统玻璃的析晶。     

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.     

过渡相析出对SiO2-Al2O3-MgO-F系玻璃陶瓷析晶的影响

应用Kissinger法研究了过渡相析出对SiO2-Al2O3-MgO-F系玻璃陶瓷析晶动力学的影响。结果表明：过渡相析出后，将促进主晶相的整体析出。根据John-Mehl-Avrami(JMA)方程，得到玻璃结晶转变的反应生长指数n为2，活化能A为214．03KJ．mol^-1。     

CaO- ZnO-B2O3-SiO2玻璃/Al2O3低温共烧复合陶瓷基板研究

用CaO-ZnO-B2O3-SiO2玻璃和氧化铝陶瓷复合材料制备了低温共烧陶瓷基板.在CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃中引入ZnO,玻璃微晶化后的主晶相仍为硅灰石,但它的软化温度有不同程度的降低,同时析晶温度也有了显著的改变.特别是以ZnO部分取代CaO时,析晶温度明显提高.该玻璃与氧化铝复合可以在较宽的温度范围内烧结.在850℃/30 min烧结,得到了气孔率为1%、介电常数εr = 7.10的陶瓷基板材料.     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃/SiO2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。     

Al2O3对CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃晶化和性能的影响

以CaO-Al2O3-SiO2三元系微晶玻璃为研究对象,从玻璃析晶动力学方面进行研究,通过DTA和SEM等分析方法,对微晶玻璃析晶行为进行研究,利用析晶活化能E和析晶参数n值来分析析晶机理;实验结果表明:析晶参数n=2,体系属于整体析晶。随着Al2O3含量的增加,析晶温度有升高的趋势,析晶活化能增大,有利于玻璃的烧结;试样密度增大,显微硬度增加。     

CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃的低温烧结机理

研究了CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃的烧结过程、析晶机制、微观结构以及介电性能等。该材料能够在850℃的低温烧结，烧结体具有良好的介电性能（er=4.975,tgδ≤0.001,1GHz)。微观结构主要为75％－80％体积百分比的晶相（晶粒尺寸为50－100nm)，少量的残余玻璃相和气孔；主要晶相为CB（CaO.B2O3),C6S4(6CaO.4SiO2)和CS（CaO.SiO2)。该材料适用于高频电子元器件等领域。     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

Sintering behavior and morphology control of porous Al2O3-SiO2 ceramics for radome applications

Ceramics from porous Si₃N₄ and its derivatives SiAlON and Si₂N₂O were once considered the most promising high-temperature wave-transmitting materials. However, their large-scale application in the field of radomes is greatly restricted due to their poor oxidation resistance, high preparation costs, and expensive raw materials. Therefore, the development of low-cost porous oxide ceramics remains of significant interest to the field of high-temperature wave transmission. Surprisingly, mullite ceramics, which are representative of the Al₂O₃-SiO₂-system of ceramics, are ultra-low-cost materials with the potential to replace ceramics from Si₃N₄ and its derivatives. In this paper, integrated porous Al₂O₃-SiO₂-system ceramics were successfully prepared for load-bearing/wave-transmitting applications, using inexpensive calcined kaolin and alumina powder as the main raw materials. Calcined kaolin can provide seeds for the growth and development of mullite crystals in the ceramic system. High-strength and high-porosity ceramics were obtained with the mullite morphology controlled through the molar ratio of Al₂O₃ to SiO₂ and the resulting content of mullite seeds. With increasing of mullite seed content, the length and radial width of mullite whiskers with “interlocking structure” gradually change from rod-shaped “long and thick” to needle-like “short and thin.” The prepared porous Al₂O₃-SiO₂ ceramics have high flexural strength, fracture toughness, and good dielectric properties.     

CaO对CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃晶化过程活化能的影响

CaO对CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的烧结及析晶性能有较大影响,从而影响了微晶玻璃的结构及性能.本文运用DTA、烧结收缩率分别测定了CaO-A12O3-SiO2系统微晶玻璃的烧结活化能及析晶活化能,研究了这两者的变化趋势.     

晶化时间对MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微结构及性能的影响

通过差热分析(DTA)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段研究了不同晶化时间对MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶性能、微观结构及抗弯强度的影响。研究结果表明,随着晶化时间的加长,晶粒尺寸逐步增大,抗弯强度逐渐增高。