鋰鋁硅硼低膨脹微晶玻璃的研究

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1、摘要摘要Li20—A1203一Si02系統(tǒng)微晶玻璃具有低膨脹、耐高溫、耐熱沖擊和透明性等優(yōu)良性能，一直受到各國材料科技工作者的關(guān)注。本論文通過改變LAS系統(tǒng)微晶玻璃的基礎(chǔ)組分，運(yùn)用DTA、XRD、SEM等微觀結(jié)構(gòu)測試方法，結(jié)合微晶玻璃力學(xué)性能、熱膨脹系數(shù)等，研究其組成、熱處理制度、微觀結(jié)構(gòu)和性能四者之間的相互聯(lián)系和影響，通過實(shí)驗(yàn)確定合理的組成和熱處理制度，制備具有較高力學(xué)性能和合理晶相組成的微晶玻璃。首先，研究了微晶玻璃中SiOz和A1203含量的變化對微晶玻璃微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響，結(jié)果表明：隨A1203含量的增加，微晶玻璃的晶粒尺寸明顯變小，透明性提高。較低的熱處理溫度與較

2、長的熱處理時(shí)間有利于形成且一石英固溶體，溫度升至810℃左右時(shí)B一石英固溶體向0．鋰輝石固溶體轉(zhuǎn)變，微晶玻璃的透明性降低。其次，利用正交試驗(yàn)研究鋰鋁硼硅微晶玻璃熱處理制度對熱膨脹系數(shù)的影響，找到較好的熱處理制度：核化溫度720℃、核化時(shí)間90min、晶化溫度810℃、晶化時(shí)間160min。因素的主次順序?yàn)椋壕Щ瘻囟?核化時(shí)間>核化溫度>晶化時(shí)間。接著，對上述組分進(jìn)行調(diào)整，通過改變組分中的B203含量和熱處理制度，研究了它們對微晶玻璃力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明隨B203含量的增加，熔融玻璃的流動(dòng)性變好，熔化質(zhì)量提高。經(jīng)處理后的微晶玻璃樣品，隨B203含量的增加，透明性變差。當(dāng)B2

3、03的含量超過3％時(shí)，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的分相現(xiàn)象。晶化后的微晶玻璃，熱膨脹系數(shù)明顯低于原始玻璃的熱膨脹系數(shù)，韋氏硬度明顯增強(qiáng)。晶化后微晶玻璃的抗折強(qiáng)度變化規(guī)律性不太明顯，有增也有減。最后，在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上對組分進(jìn)行再次調(diào)整，Ti02+Zr02總含量不變的情況下，通過改變Ti02與Zr02的比值來研究復(fù)合晶核劑對微晶玻璃性能的影響。結(jié)果表明：Ti02和Zr02晶核劑含量相同時(shí)，使得微晶玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和析晶溫度都有所降低。并且13．石英固溶體向B．鋰輝石固溶體轉(zhuǎn)變的溫度上升至910℃。在本實(shí)驗(yàn)所制備的微晶玻璃試樣中，由于生成較完善的0．石英固溶體晶相，使抗震性能明顯改善。最好樣品的

4、抗熱震溫度高達(dá)659．1℃，其熱膨脹系數(shù)為1．15×10。K一1(25--400。C)。關(guān)鍵詞：LASB系統(tǒng)微晶玻璃，熱膨脹系數(shù)，熱處理制度摘要AbstractLi20一A1203一Si02glass-ceramics(LAg)asoneofthemostimportantsystemglass—ceramicshassomeexcellentpropertiessuchaslowthermalexpansioncoefficient，transparence，toleranceforhi曲temperatureandheatimpulsionetc．Therefore，it

5、attractsmanyattentionsrecently．Inthispaper,theinfluenceofheattreatmentandcompositionOilStrUctureandpropeaiesoftheLASBsystemglass-ceramicswereinvestigatedbyDTA，XRDandSEM．Andrelationshipsamongcomposition，heat-treatments，micro—structureandpropertieswerestudiedtoattainsomeresultsaboutreasonable

6、compositionandheat-treatmentsandhigh-performanceglass—ceramicsubstrate．Firstly，theinfluenceofvariousheattreatmenttemperaturesonstructureandpropertiesoftheglass-ceramicswereinvestigatedsimultaneously．Theresultsshowthatthetransparencypropertyofglass-ceramicsWasenhancedwiththeincreasingofAl203

7、content．Theresultsalsoshowthatthelowertemperatureofheattreatmentlakesadvantagetoformlj-quartzsolidsolutionandI}-quartzsolidsolutionistransformedintop-spodumenesolidsolutionwiththeincreasingoftheheatIreatmenttemperature．whichleadtodecreaseinthepropertyoft