摻雜對Li-,2-O-Al-,2-O-,3--SiO-,2-系統(tǒng)微晶玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響.pdf

1、Li<,2>O—Al<,2>O<,3>-SiO<,2>(LAS)微晶玻璃具有較高的熱穩(wěn)定性、較低的熱膨脹系數(shù)、較高的硬度和機械強度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性，可用作投影儀光源發(fā)射器、電爐和電磁爐面板、液晶顯示器面板等。其應(yīng)用領(lǐng)域廣闊，具有十分重要的科學(xué)研究意義，一直都是材料界研究的熱點。但是LAS微晶玻璃仍存在熔制溫度高、高溫粘度大等缺點，嚴(yán)重影響了該材料產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。因此降低LAS微晶玻璃的高溫粘度和熔化溫度、改善成核和析晶、提高熱

2、學(xué)性能和力學(xué)性能不僅具有重要的科學(xué)研究意義，而且具有重大的社會經(jīng)濟價值。 本論文采用HRTEM、XRD、SEM、DTA、IR、Raman等測試方法，對摻雜稀土氧化物的LAS微晶玻璃的結(jié)構(gòu)和性能進行研究和探索。首先，研究基礎(chǔ)組成、晶核劑配比和熱處理制度對未摻雜稀土氧化物的LAS微晶玻璃結(jié)構(gòu)和性能的影響，從而確定最佳組成和熱處理制度。其次，研究摻雜稀土氧化物對LAS系統(tǒng)微晶玻璃高溫粘度和熔制溫度、成核和析晶、熱學(xué)性能和力學(xué)性能的影響

3、。 通過上述研究，得到以下研究成果：對于未摻雜稀土氧化物的LAS微晶玻璃，當(dāng)(MgO/ZnO)wt％為3：1，晶核劑TiO<,2>和ZrO<,2>的引入量分別為2.3 wt％和2.0 wt％時，LAS玻璃具有較低的高溫粘度和熔制溫度，合理的微觀結(jié)構(gòu)，較低的熱膨脹系數(shù)，良好的力學(xué)性能。晶化時間在諸多熱處理參數(shù)中起到主導(dǎo)作用，對微晶玻璃各項性能的影響最大。 摻雜0.01 mol的La<,2>O<,3>、Y<,2>O<,3>、

4、CeO<,2>、Er<,2>O<,3>及Gd<,2>O<,3>，都能降低LAS玻璃的高溫粘度和熔制溫度，其中Y<,2>O<,3>和La<,2>O<,3>降低LAS玻璃高溫粘度的效果較為明顯。 Y<,2>O<,3>摻雜量增至0.015和0.02mol，能降低LAS玻璃的高溫粘度和熔制溫度，但Y<,2>O<,3>的摻雜量超過0.015mol反而導(dǎo)致LAS玻璃高溫粘度和熔制溫度升高。摻雜0.015和0.02mol的Y<,2>O<,3>

5、導(dǎo)致LAS微晶玻璃的轉(zhuǎn)變溫度和最大析晶峰溫度升高，析晶活化能升高，初始析晶變得困難，但Y<,2>O<,3>的引入提高了析晶速率。 La<,2>O<,3>摻雜量從0mol逐漸增至0.015mol，試樣的粘度呈降低趨勢，熔制溫度由1650℃降低至1580℃。摻雜La<,2>O<,3>未改變LAS微晶玻璃的主晶相，主晶相仍為β-石英固溶體。增大La<,2>O<,3>的摻雜量能降低微晶玻璃初始析晶峰溫度，促進微晶玻璃析晶，增大晶粒半徑。

6、隨著La<,2>O<,3>摻雜量的增加，微晶玻璃的抗折強度逐漸減弱，而熱膨脹系數(shù)明顯增大。復(fù)合摻雜Y<,2>O<,3>和CeO<,2>也能降低LAS玻璃的高溫粘度和熔制溫度。增大Y<,2>O<,3>和CeO<,2>的摻雜量，能提高玻璃網(wǎng)絡(luò)連接程度，抑制LAS玻璃分相，抑制成核。CeO<,2>和Y<,2>O<,3>進行復(fù)合摻雜，試樣主晶相發(fā)生了改變，由β-石英固溶體轉(zhuǎn)變成Li<,x>Al<,x>Si<,1-x>O<,2>和TiO<,2>。