BaO·Al2O3·SiO2系微晶玻璃晶型转变的研究进展

本文从六方钡长石和单斜钡长石的晶体结构差异出发,介绍了BaO·Al2O3·SiO2（BAS）系微晶玻璃中六方钡长石向单斜钡长石转变的研究进展,综述了促进相变的方法及其促进机理,指出了今后研究应关注的几个问题。     

晶化时间对BaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃相转变和热膨胀系数的影响

用X射线衍射、差示扫描量热法和热膨胀系数测试研究了BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃的不同晶化时间对其相组成和热膨胀系数的影响.结果表明:在850 ℃,BAS玻璃快速晶化析出六方钡长石;随着晶化时间的延长,六方钡长石逐渐向单斜钡长石转变;当晶化时间为24 h时,六方钡长石完全转变为单斜钡长石.微晶玻璃的相组成与热膨胀系数的关系近似满足两相模型,可通过改变晶化时间来控制相组成,方便的获得热膨胀系数在(4～8.75)×10-6/℃范围内可调整的BAS系微晶玻璃.     

ZrO2含量对BaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响

制备了不同ZrO2含量的BaO-Al2O3-SiO2(BAS)系微晶玻璃,用差示扫描量热法和X射线衍射分析,根据Ozawa等转化率法和等温转变动力学研究了ZrO2含量对BAS系微晶玻璃析晶和晶型转变的影响.研究表明:ZrO2在BAS系玻璃中的溶解度不低于8%(质量分数,下同).对不同ZrO2含量的BAS系玻璃中,六方钡长石的析出均为整体析晶,此时,Avrami指数为3.6～5.4.添加1%～2%(质量分数)ZrO2时,在单斜钡长石形成初期主要表现为表面析晶,因为Avrami指数为0.4～0.6;而不加形核剂的样品,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数约为2.7.对高ZrO2含量或1%～2% ZrO2的样品的析晶后期,单斜钡长石的析晶特性为整体析晶,其Avrami指数为2.3～3.8,证明了ZrO2含量为1%～2%是有效的.在化学计量比BAS系微晶玻璃中添加1%ZrO2在850 ℃保温12 h,实现了六方钡长石→单斜钡长石的完全转变.     

碱土铝硅酸盐玻璃中钡长石多晶物的结晶

对某些添加钡长石的透辉石－－钙长石低共熔体玻璃的结晶过程进行了研究。在富钡的玻璃中产生的主要结晶相是六方钡长石和透辉石的固溶体，随着热处理时间和温度的增加，在１１００℃至１２２０℃之间有出现钙长石的倾向，并且亚稳的六方钡长石缓慢不可逆地转变成稳定的单斜晶系变体。根据冷却速度不同，在２２５℃时六方钡钡长石也可可逆地转变 一种亚稳的斜方晶系的变体。斜方晶系和单斜晶系的两种钡长石相基本上同     

CaO-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响

采用固相反应工艺,按化学计量比在BaO-Al2 O3-SiO2(BAS)基料中添加不同质量分数x(CaO-B2 O3-SiO2,CBS)(x=0,1％,2％,3％,4％)玻璃相合成BAS陶瓷.研究不同含量的CBS玻璃相对BAS系微波介质陶瓷的结构和介电性能的影响.结果表明:CBS玻璃相能够有效促进六方相钡长石向单斜相钡长石的转变,在x=1％时,BAS六方相完全转变为单斜相,同时BAS陶瓷的烧结温度从1400℃降低至1325℃.添加适量的CBS玻璃相后,BAS陶瓷样品密度、品质因数(Q×f)值以及谐振频率温度系数(τf)得到改善.当x=1％,烧结温度为1325℃时,可获得综合性能相对较好的BAS陶瓷,其介电性能:εr=6.43,Q×f=30846 GHz,τf=-19.01×10-6℃-1.     

烧结温度对钡长石多孔陶瓷结构与性能的影响

钡长石系微晶玻璃具有耐高温、热膨胀系数低、抗氧化性好等优点,已广泛应用于集成电路基板、微波元器件、雷达天线罩等领域,但钡长石多孔陶瓷少见报道。以熔融法制备的含锂钡长石玻璃粉为原料,采用添加造孔剂法和无压烧结法在850～975℃制备了钡长石多孔陶瓷,有望应用于三元催化载体、红外燃烧板等领域。用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品的物相组成和显微结构进行分析,研究了烧结温度对钡长石多孔陶瓷物相组成和微观结构的影响。结果表明,随着烧结温度的提高,样品的物相组成由六方相、单斜相共存转变为单一的单斜相,显气孔率逐渐下降,同时抗弯强度呈增加趋势。     

ZnO–B2O3掺杂BaAl2Si2O8陶瓷的结构及微波介电性能

采用固相反应法制备BaAl_2Si_2O_8–x%ZnO–B_2O_3(x=0,1,2,3,4,质量分数)陶瓷。探究了不同含量的ZnO–B_2O_3(ZB)烧结助剂对BaAl_2Si_2O_8(BAS)陶瓷的烧结温度、结构及微波介电性能的影响。结果表明:ZB烧结助剂可降低BAS陶瓷的烧结温度。并且能够促进BAS晶体结构由六方相转变为单斜相,当x=1时,六方相BAS全部转变为单斜相BAS,并且ZB烧结助剂添加量在4%以内,无第二相生成。添加1%的ZB烧结助剂可促进样品晶粒长大,密度、介电常数和品质因数增大,谐振频率温度系数的绝对值减小。在x=1,烧结温度为1 350℃时,能够获得品质因数较高的单斜相BAS,其介电性能为:ε_r=6.45,Q×f=40 608 GHz,τf=–22.46×10~(–6) K~(–1)。     

原位生长莫来石棒晶增强钡长石基复合材料

以煤矸石、碳酸钡和氧化铝为原料,按m(BaO)∶m(Al2O3)∶m(SiO2)=13∶57∶30的配比计算并称量原料,外加3%的白糊精,经球磨、混练、困料后,以10 MPa压力压制成36 mm×20 mm圆柱试样,分别在1500℃3 h、1 550℃3 h、1 550℃6 h、1 550℃9 h和1 600℃3 h条件下进行常压烧结,然后测定烧后试样的体积密度和显气孔率,并进行XRD和SEM分析。结果表明:由BaCO3、α-Al2O3和煤矸石粉料,采用固相反应烧结方法可以制备由单斜钡长石、六方钡长石、莫来石和刚玉4种物相组成的莫来石增强钡长石材料;在本试验条件下,提高煅烧温度和延长保温时间,有利于试样致密化程度的提高,莫来石晶相的发育及其交叉网络结构的形成,以及反应物分布的均匀。     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷研究

采用烧结法制备了BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过差热分析仪、影像式烧结点试验仪、x射线衍射仪等方法研究了玻璃组成以及烧结制度对微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明：随着B2O3替代Al2O3量的增加,玻璃转变温度和烧结温度逐渐降低,析晶能力增强,有利于重硅酸钡晶体的析出,但不利于钡长石晶...     

Cr2O3（CoO）—BaO—Al2O3—SiO2新型陶瓷颜料的合成及其应用

用ＢａＣＯ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，着色剂Ｃｒ２Ｏ３，ＣｏＯ以及矿化剂在１１８０℃左右合成钡长石颜料。本文从理论上进行了分析；通过正交实验法得出了影响钡长石颜料呈色的组份主次，及其合适的加入量；并探讨了钡长石颜料在各种不同基础釉中的适应性。     

Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8系陶瓷晶体结构及微波介电性能

采用固相反应法制备Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8 (x=0,0.050,0.075,0.100,0.150)介质陶瓷。通过热分析、密度、X射线衍射和扫描电子显微镜等研究Sr~(2+)对Ba~(1–x)Sr_xAl_2Si_2O_8陶瓷的晶体结构及微波介电性能的影响。结果表明:Sr~(2+)可以有效促进六方相钡长石转变为单斜相钡长石,且当x≥0.075时,转变率达到100%。在x=0.050时,六方相与单斜相共存,样品密度ρ和介电常数ε_r最小。在0.050≤x≤0.100范围内,随着Sr~(2+)含量的增加,样品密度、介电常数和品质因数Q×f均增大。在0.050≤x≤0.150范围内,随着x值的增大,具有单斜钡长石相样品的谐振频率温度系数向负的方向呈线性发展。Ba_(0.9)Sr_(0.1)Al_2Si_2O_8在1 425℃烧结时微波介电性能最佳:ε_r=5.95,Q×f=26 619 GHz,τ_f=–25.1×10~(–6) K~(–1)。     

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷研究

采用烧结法制备了BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃低温共烧陶瓷。通过差热分析仪、影像式烧结点试验仪、X射线衍射仪等方法研究了玻璃组成以及烧结制度对微晶玻璃结构和性能的影响。结果表明:随着B2O3替代Al2O3量的增加,玻璃转变温度和烧结温度逐渐降低,析晶能力增强,有利于重硅酸钡晶体的析出,但不利于钡长石晶体的析出。烧结制度对析出晶体的种类和数量有很大影响。在850℃烧结2 h,微晶玻璃低温共烧陶瓷的气孔率低于1%,热膨胀系数在(7.05～12.78)×10-6/℃之间变化。     

钡长石颜料的合成方法

用碳酸钡、高岭土(或矾土)和硅石,或用碳酸钡、氧化铝和石英粉,着色剂氧化铬、氧化钴等,以及微量矿化剂,于1200℃煅烧2小时即可制备成钡长石颜料。这种合成颜料显示出的色泽同增加着色元素比例的其它类型颜料一样强烈。颜料合成的依据为长石结构中钡(Ba)被其它着色元素所取代,取代量仅为0.4mol左右。     

用钡长石作烧结助剂制备氮化硅陶瓷的研究

采用BaCO3(用BaCO3替代BaO)，Al2O3，SiO2来合成钡长石作烧结助剂制备氮化硅陶瓷，实验表明：理论钡长石的各组分几乎全部转化为钡长石，得到了具有均匀性好、高长径比β-Si3N4晶粒结构的陶瓷，质量分数为70％Si3N4-30％BAS材料不仅具有较好的力学性能和抗热震性，而且在成本上有很大的降低，具有很好的应用前景。     

离子替代M型Ba铁氧体的最新研究进展

六角晶系M型钡铁氧体(BaO·6Fe2O3)是一种应用范围十分广泛的磁性材料.采用离子替代的方法,可以根据不同的应用需要对其各种性能作调整,如今仍然是磁性材料研究的热门之一.本文综述了近年来国内外一元、二元和三元离子替代M型钡铁氧体所取得的研究成果,并指出了离子替代M型钡铁氧体的下一步研究重点.     

原位生长莫来石棒晶增强钡长石复合材料的制备

采用固相反应烧结法制备了原位生长莫来石棒晶增强钡长石复合材料,研究了原料体系、烧成温度对试样相组成、致密化和显微结构的影响.结果表明:(1)粘土-碳酸钡-氧化铝体系可以得到原位莫来石棒晶增强钡长石复合材料,而氧化硅-碳酸钡-氧化铝体系则不能;(2)两个原料体系烧成试样的相组成不同影响其致密化程度;(3)原位莫来石棒晶增强钡长石复合材料中莫来石棒晶形成空间网状结构,棒晶长径比随烧成温度升高而降低.     

矿物3CaO·3Al2O3·BaSO4 高温稳定性研究

矿物3CaO·3Al2O3·BaSO4是一种新型胶凝矿物, 而关于其高温稳定性的研究却有多种结论.本工作综合运用IR, TG-DT A,EPMA,XRD和QXDA等多种测试方法, 系统研究了3CaO·3Al2O3·BaSO4 的高温稳定性问题.研究表明, 在温度低于1 350 ℃的条件下, 矿物3CaO·3Al2O3·BaSO4的晶相结构稳定; 而温度高于1 360 ℃时, 3CaO·3Al2O3·BaSO 4发生分解并形成新的晶相.3CaO·3Al2O3·BaSO4的分解方程式可表述为: 3CaO·3Al2O3·BaSO4→CaO·Al2O3+12CaO·7Al2O3+Ba O·Al2O3+SO2↑+O2↑鉴于矿物BaO·Al2O3的形成机理与该问题紧密相关, 本文也讨论了BaO·Al2 O3的形成机理.BaO·Al2O3的形成机理有两种:温度低于1 350 ℃时, BaO·Al2O 3由原料组分发生反应而形成的; 而温度大于1 360 ℃时, 该矿物是由3CaO·3Al2O 3·BaSO4分解形成的.     

BaO对硅酸盐SOFC封接玻璃结构与性能的影响

研究了应用于固体氧化物燃料电池的BaO-Al2 O3-SiO2系封接玻璃性能.通过DSC、XRD、SEM及热膨胀仪等方法测试分析了不同温度、不同时间热处理的封接玻璃结构与性能.结果表面:在800℃热处理1h后WBa-1、WBa-2、WBa-3的热膨胀系数为10.58×10-6℃-1、10.40×10-6C-1、10.21×t0-6℃-1,热处理5h、10 h的WBa-3组的热膨胀系数为10.07×10-6℃-1、10.33×10-6℃-1,与电解质YSZ、金属连接板Crofer22APU热膨胀系数相匹配.热处理后玻璃的析出的晶相主要为针状的钡长石(BaAl2 Si2 O8),化学稳定性较高.封接玻璃的平均抗折强度可以达到80 MPa.对WBa-3组进行了电性能测试,在450℃、500℃下的电阻率分别为2.03×107 Q·cm、8.56×106 n·cm,对以后的工作有指导作用.     

聚苯胺/钡铁氧体的制备及性能研究

分别采用柠檬酸溶胶-凝胶法和原位聚合法制备了钡铁氧体粒子和聚苯胺-钡铁氧体复合物。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪等分析手段表征了复合材料的结构,观察了其形貌,测试了其性能。结果表明,钡铁氧体粒子为M型六角晶系片状晶相结构,粒径在10μm～50μm。聚苯胺/钡铁氧体复合材料的电导率随钡铁氧体含量的增加而下降,当BaFe12O19质量分数增加到10%时,电导率从8.85×10-2S/cm急剧下降到2.98×10-2S/cm。而后,随着钡铁氧体含量的增加,电导率变化不大。     

Y-SiAlON/BaSi_2Al_2O_8复合陶瓷的微观结构与力学性能

以α-Si3N4粉、Al2O3粉、AlN粉、Y2O3粉和BaSi2Al2O8(BAS)粉为原料,采用热压烧结技术制备Y-SiAlON/BAS复合陶瓷,研究了BAS含量对复合陶瓷相组成、微观结构及力学性能的影响。结果表明:所制备的材料均接近完全致密(致密度99%),且生成了长棒状SiAlON晶粒,随BAS添加量增加,α-SiAlON含量减少,β-SiAlON含量增加,材料硬度急剧下降,断裂韧性和弹性模量略有降低,添加10%(质量分数)BAS的Y-SiAlON陶瓷具有最高的抗弯强度(775.5MPa)。长棒状SiAlON晶粒的拔出及裂纹偏转是Y-SiAlON/BAS复合陶瓷的主要增韧机制。