高強(qiáng)低膨脹耐熱沖擊微晶玻璃制備.pdf

1、微晶玻璃是一種兼有玻璃和陶瓷結(jié)構(gòu)特征的多晶相材料，其中鋰鋁硅(Li20一A1203一Si02，LAS)體系是最具研究?jī)r(jià)值的微晶玻璃體系之一，具有超低膨脹、耐熱沖擊及優(yōu)良的機(jī)械性能，因而被廣泛應(yīng)用。目前，國內(nèi)微晶玻璃生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)掌握不到位，材料性能差，產(chǎn)品附加值低，影響了微晶玻璃技術(shù)水平提升和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。如何改善材料結(jié)構(gòu)及性能，提高產(chǎn)品附加值，已成為微晶玻璃生產(chǎn)中急需解決的問題之一。 本課題從微晶玻璃特別是鋰鋁硅體系的研究現(xiàn)狀入手，

2、針對(duì)微晶玻璃生產(chǎn)中存在的問題，結(jié)合微晶玻璃特殊結(jié)構(gòu)與性能的要求，在原有晶核劑基礎(chǔ)上，引入氟、磷化合物組成復(fù)合晶核劑，采用差熱分析和結(jié)晶度法分析鋰鋁硅玻璃的析晶機(jī)制，獲得鋰鋁硅玻璃的析晶動(dòng)力學(xué)參數(shù)及氟磷化合物對(duì)析晶機(jī)制的影響特征；通過分相、核化、晶化等熱處理工藝研究及優(yōu)化，控制晶核形成及生長(zhǎng)機(jī)制，獲得納米晶多相復(fù)合顯微結(jié)構(gòu)，制備出高強(qiáng)度、低膨脹、耐熱沖擊的微晶玻璃。課題的研究有助于提升我國微晶玻璃制造業(yè)的技術(shù)水平，推動(dòng)微晶玻璃產(chǎn)業(yè)發(fā)展，研

3、究具有十分重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。 采用差熱分析法(DTA)和結(jié)晶度法(XRD)獲得含復(fù)合晶核劑LAS玻璃的析晶機(jī)制。研究結(jié)果表明，氟化物顯著降低鋰鋁硅玻璃的析晶峰溫度和析品活化能，增加有效頻率因子，而磷化物則顯著增加玻璃的析晶活化能和有效頻率因子，但降低析品峰溫度；氟、磷化合物同時(shí)引入降低了鋰鋁硅玻璃的析晶峰溫度，改善玻璃的析晶過程。 采用DTA、XRD、SEM等測(cè)試技術(shù)研究含復(fù)合品核劑LAS玻璃的熱處理制度。研究結(jié)

4、果表明，氟、磷化合物都等促進(jìn)鋰鋁硅玻璃的相分離，特別是磷化物在降低的濃度下就能誘導(dǎo)玻璃的相分離；磷化物的引入增加了玻璃核化溫度，延長(zhǎng)了核化時(shí)間，而氟化物則降低核化溫度，縮短了核化時(shí)間；磷化物的引入提高了玻璃的晶化溫度，但增幅不大，而氟化物則大大降低晶化溫度；氟、磷化合物同時(shí)引入有利于形成納米尺寸(50～100nm)的β-鋰輝石主晶相和鈣長(zhǎng)石次晶相。研究含復(fù)合晶核劑LAS微晶玻璃的力學(xué)和熱學(xué)性能，分析顯微結(jié)構(gòu)與性能之間的相互關(guān)系。研究結(jié)果

5、表明，與無氟磷、含氟和含磷微晶玻璃相比，含氟磷微晶玻璃具有較高的機(jī)械強(qiáng)度(154.1MPa)、較低的膨脹系數(shù)(7．0×10-7／K)、較好的抗熱震性能(650℃溫差不破裂)和化學(xué)穩(wěn)定性(0．02mg/g)。高結(jié)晶度、納米晶、多相復(fù)合顯微結(jié)構(gòu)是鋰鋁硅微晶玻璃獲得高強(qiáng)度、低膨脹、高熱沖擊和良好化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異綜合性能的重要因素。 研究表面離子交換處理對(duì)LAS微晶玻璃機(jī)械強(qiáng)度的影響硅鋁，分析了離子交換后微晶玻璃表面特征。研究表明，離子