含复合晶核剂CaO–MgO–Al2O3–SiO2微晶玻璃析晶与性能

采用高温熔制法制备了含复合晶核剂的CaO–MgO–Al2O3–SiO2(CMAS)微晶玻璃,并借助差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜分析了复合晶核剂组成对CMAS微晶玻璃的析晶和性能的影响规律。结果表明:复合晶核剂CaF2+TiO2能使CMAS玻璃的析晶活化能E降至329.2kJ/mol,且促进晶体快速生长;CaF2+P2O5可促进大量晶核生成,使晶体生长指数n增至2.87,从而实现CMAS玻璃整体析晶;CMAS微晶玻璃的主晶相为钙长石和透辉石,形状为长条状,TiO2和ZrO2的加入对主晶相种类和形状没有影响,但P2O5加入后玻璃不能析出透辉石晶相,而是辉石晶相,并产生许多细小晶粒;含复合晶核剂的微晶玻璃均具有较高Vicker硬度(7.0GPa以上),但引入CaF2+TiO2+P2O5时,微晶玻璃的Vicker硬度较低,这主要是晶粒排列不致密所致。     

含复合晶核剂CaO-MgO-A12O3-SiO2微晶玻璃析晶与性能

采用高温熔制法制备了含复合晶核剂的CaO-MgO-A12O3-SiO2(CMAS)微晶玻璃,并借助差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜分析了复合晶核剂组成对CMAS微晶玻璃的析晶和性能的影响规律.结果表明:复合晶核剂CaF2+TiO2能使CMAS玻璃的析晶活化能E降至329.2 kJ/mol,且促进晶体快速生长;CaF2+P2O5可促进大量晶核生成,使晶体生长指数n增至2.87,从而实现CMAS玻璃整体析晶;CMAS微晶玻璃的主晶相为钙长石和透辉石,形状为长条状,TiO2和ZrO2的加入对主晶相种类和形状没有影响,但P2O5加入后玻璃不能析出透辉石晶相,而是辉石晶相,并产生许多细小晶粒;含复合晶核剂的微晶玻璃均具有较高Vicker硬度(7.0 GPa以上),但引入CaF2+TiO2+P2O5时,微晶玻璃的Vicker硬度较低,这主要是晶粒排列不致密所致.     

CaO/MgO比对CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系玻璃微晶化行为的影响

采用DTA ,XRD ,SEM等测试分析手段研究了CaO/MgO比对CaO -MgO -Al2 O3 -SiO2 系玻璃微晶化行为的影响。结果表明 :在一定热处理制度下 ,可制备结构均匀致密、耐磨性极好的白色微晶陶瓷 ,其主晶相为硅灰石和透辉石 ;随着CaO/MgO比的降低 ,微晶陶瓷的晶化温度提高 ,透辉石型晶体含量增加 ,耐磨性提高。     

SiO2/MgO摩尔比对MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶和晶相转变的影响

采用熔融法制备了MgO–Al_2O_3–SiO_2(MAS)微晶玻璃,研究了SiO_2/MgO摩尔比对MAS微晶玻璃析晶和晶相转变的影响。结果表明:微晶玻璃初晶相为亚稳Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6相,终晶相为堇青石相,随晶化温度升高,Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6向堇青石相转变。SiO_2/MgO摩尔比对微晶玻璃析晶过程影响显著,随SiO_2/MgO摩尔比从2.5增加至3.6,晶相转变开始温度从1 000℃升高到1 150℃,晶相转变结束温度从1 050℃升高到1 180℃,Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6相热稳定性提高,堇青石相析晶难度增大,晶相转变过程变慢。当SiO_2/MgO摩尔比为3.6时,1 080℃晶化后的微晶玻璃Vickers硬度达到最大10.4 GPa。     

MgO含量对RSCAF体系微晶玻璃析晶行为的影响

采用MgO取代R2 O-SiO2-CaO-Al2 O3-F(RSCAF)体系中的部分CaO制备了微晶玻璃,系统研究了MgO含量对该微晶玻璃析晶行为的影响.结果表明,RSCAF体系中不含MgO时(CaO含量为16.5％,质量分数,下同),经过热处理后微晶玻璃的主晶相为硅碱钙石,微观形貌中结晶相呈犬牙交错状,微晶玻璃的密度...     

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.     

添加ZnO对SiO_2–CaO–Al_2O_3–MgO系微晶玻璃析晶的影响

应用扫描电子显微镜和X射线衍射等技术,研究了添加不同质量分数(下同)的ZnO对SiO2–CaO–Al2O3–MgO系玻璃析晶和显微形貌的影响。结果表明:在所研究的玻璃体系中,ZnO加入后优先与玻璃体中的钙、硅元素发生反应,生成锌黄长石Ca2ZnSi2O7。另一部分ZnO和少量Fe2O3固溶到硅灰石(CaSiO3)晶体中形成(铁,锌)辉石晶体[Ca(Fe,Zn)Si2O6]。随着玻璃中ZnO添加量的提高,越来越多的钙、硅与之反应生成Ca2ZnSi2O7,主晶相由CaSiO3逐渐转变为CaZnSi2O7。玻璃样品在随炉升温至1050℃的情况下,以表面析晶为主,析出晶体呈枝状。玻璃先在750℃低温退火处理有利于晶体的整体析出,晶体形态由ZnO为5%时的鱼骨状变为15%时的条带状组织。     

TiO_2对MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3系微晶玻璃相变和微波介电性能的影响

采用高温熔融法和-步法微晶化热处理制备了MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2-La_2O_3(MASTL)微晶玻璃。利用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和网络分析仪等手段研究了TiO_2含量对MASTL玻璃析晶相变过程、显微结构和微波介电性能的影响。结果表明,在玻璃热处理过程中先后有硅钛铈矿、金红石(TiO_2)、镁铝钛酸盐、尖晶石(MgAl_2O_4)和堇青石(Mg_2Al_4Si_5O_(18)))5种晶相析出。其中,镁铝钛酸盐含量相对较低,尖晶石是一个亚稳过渡相。随着TiO_2含量的增多,原始玻璃的析晶倾向增大,初晶相硅钛铈矿和主晶相金红石的析晶温度显著降低,而尖晶石的析晶温度升高;材料的介电常数和谐振频率温度系数均显著增大,这主要由样品中具有高介电常数(100.0)和较大正温度系数(400×10~(-6)/℃)的金红石相含量增多引起。同时,由于高品质因数相堇青石(40000GHz)的析出量略有减少,品质因数有所降低。     

Bi_2O_3-SiO_2系统玻璃非等温析晶动力学

利用高温熔体冷却法制备了Bi2O3-SiO2(BS)系统玻璃,通过差热分析和X射线衍射,并借助Kissinger方程和Augis-Bennett方程,研究了BS系统玻璃的非等温析晶动力学和玻璃相转变动力学行为。结果表明:在热处理过程中,BS系统基础玻璃依次产生了3种主晶相:Bi12SiO20,Bi2SiO5和Bi4Si3O12;对应的活化能Ep1=150.6kJ/mol,Ep2=474.9kJ/mol,Ep3=340.3kJ/mol;平均析晶指数m1=2.5,m2=2.1,m3=2.2,所产生晶相均为体积成核,一维空间生长;系统中产生的亚稳定相Bi2SiO5易于向稳定的Bi4Si3O12相转变,通过Kissinger方程计算出该相转变的活化能Eg为90.5kJ/mol。     

MgO-Al2O3-SiO2系高强度微晶玻璃的晶化行为与力学性能

通过DTA，XRD，SEM等技术，对以TiO2作为晶核利的堇青石基微晶玻璃的晶化过程和力学性能进行了研究。对晶化过程中晶体类型、热处理工艺与力学性能之间的关系作了讨论。结果表明：随温度升高，玻璃中依次析出镁铝钛酸盐、β-石英固溶体、假蓝宝石、尖晶石、α-堇青石、α-石英、方石英、顽辉石等晶体。材料力学性能取决于热处理工艺，经850℃，2h和1200℃，2h处理后，所制备的玻璃具有良好的力学性能，其弯曲强度可稳定在340MPa以上。     

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.     

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.     

添加ZnO对SiO2-CaO-Al2O3-MgO系微晶玻璃析晶的影响

应用扫描电子显微镜和X射线衍射等技术,研究了添加不同质量分数(下同)的ZnO对SiO2-CaO-Al2O3-MgO系玻璃析晶和显微形貌的影响.结果表明:在所研究的玻璃体系中,ZnO加入后优先与玻璃体中的钙、硅元素发生反应,生成锌黄长石Ca2ZnSi2O7.另一部分ZnO和少量Fe2O3固溶到硅灰石(CaSiO3)晶体中形成(铁,锌)辉石晶体[Ca(Fe,Zn)Si2O6].随着玻璃中ZnO添加量的提高,越来越多的钙、硅与之反应生成Ca2ZnSi2O7,主晶相由CaSiO3逐渐转变为CaZnSi2O7.玻璃样品在随炉升温至1 050℃的情况下,以表面析晶为主,析出晶体呈枝状.玻璃先在750℃低温退火处理有利于晶体的整体析出,晶体形态由ZnO为5%时的鱼骨状变为15%时的条带状组织.     

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.     

TiO2对凝胶法制备Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶性能的影响

采用高分子网络凝胶法制得Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃粉体,加入TiO2以调节其析晶性能,采用TG-DTA、IR、XRD等手段来表征和分析烧结产物,研究掺杂TiO2对微晶玻璃晶化行为的影响。结果表明:TiO2的掺杂使析晶温度提前,降低了析晶活化能,引起了玻璃的整体析晶,促使β-石英固溶体向β-锂霞石固溶体的转变,掺杂还使晶粒细化。     

高含量ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃晶化和性能的影响

采用差热分析、X-射线衍射分析和扫描电镜等分析手段研究了高含量ZnO对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃晶化和性能的影响.结果表明随着ZnO由9wt%增加到11wt%,该系统玻璃转变温度降低,晶化峰值温度降低,最佳成核温度从755±2℃降至745±2℃.通过计算,样品的晶化活化能E和晶化指数n分别为303±3(kJ/mol)、286±3(kJ/mol)、278±3(kJ/mol)和2.9±0.2、3.1±0.2、3.4±0.2.说明了ZnO在能降低玻璃熔融温度的同时能促进玻璃晶化,但ZnO含量达到11wt%时,其热膨胀系数发生突变.     

氧化铝添加量对钡硅酸盐复相玻璃陶瓷影响

研究了添加不同Al2O3对复合玻璃陶瓷烧结机制和微波介电性能的影响.结果表明:随着玻璃中Al2O3含量的增加,玻璃的软化温度、开始析晶温度以析晶峰温度均有所提高,析晶放热峰面积依次减小,玻璃的析晶能力逐渐减弱;添加5% wt Al2O3 875℃条件下烧结复相玻璃陶瓷中性能最好为εr为8.1,tanδ为0.0031(10kHz),是一种性能优良的LTCC材料.     

铁对R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃微晶化的影响

就石材锯切粉在微晶玻璃中应用的主要问题-铁对析晶的影响展开研究。结果表明，少量铁（〈2mol％）的引入，可能引起析晶参数的升高，但外加铁含量超过2mol％时均可降低析晶参数，并使起始析晶至析晶峰的温度区间（Tp-Tg）变窄；外加铁量〈2mol％时，不同含铁量配方的（Tp—Tg）区间重叠显著，可以采用同一温度晶化处理；配方含铁与否对主晶相没有明显影响，但影响玻璃的析晶能力，铁含量〈2mol％时，使玻璃体析晶能力增加，接近或大于3mol％时，玻璃析晶能力降低；微粉制备微晶玻璃可以大幅度缩短晶化时间。     

锂铝硅系统微晶玻璃的析晶及热处理工艺研究

制备了Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,采用差热分析(DTA)、X衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等分析手段对该系统微晶玻璃的析晶过程和微观结构进行了研究。通过正交实验讨论了热处理温度及时间对微晶玻璃热膨胀性能的影响。结果表明:通过热处理工艺来控制晶相的析出,析晶初始温度下首先析出的晶相为β-石英固溶体,随晶化温度升高β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体,可以使样品的热膨胀性能符合要求。获得较小热膨胀系数的热处理工艺为:核化温度620℃,核化时间1小时,晶化温度840℃,晶化时间3小时。所获得的微晶玻璃的热膨胀系数为9.510-7/℃,可作为低膨胀材料使用。