锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2009.01031

摘要/Abstract

摘要： 以TiO₂、ZrO₂为形核剂制备了透明低膨胀锂铝硅系微晶玻璃, 通过测定其等温转变动力学曲线，讨论锂铝硅玻璃析晶及相变与热处理温度和时间的关系, 并采用DTA、XRD和SEM等方法研究锂铝硅微晶玻璃结构和性能的热稳定性. 结果表明, 以β-石英固溶体为主晶相的透明微晶玻璃能在750~900℃较宽的温度范围和较长的时间内保持主晶相和结构的稳定, 850℃保温5h仍具有较高的透光率和极低的热膨胀系数, 性能具有很好的高温稳定性. 材料结构和性能的稳定性均源自钛锆复合形核剂较高的形核效率.

关键词: 锂铝硅微晶玻璃, 稳定性, 结构, 性能

Abstract: Transparent and low thermal expansion Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ glass-ceramics were prepared by addition of TiO₂ and ZrO₂ as nucleation agents. The effects of heat-treatment temperature and time on the crystallization, and phase transition behavior were discussed and the stabilities of microstructure and properties were investigated by DTA, XRD and SEM. Isothermal transformation curve of the LAS glass was also measured. The results show that β-quartz solid solution is stable in the temperature range from 750℃ to 900℃ and in long annealing time. Further more, LAS glass-ceramics have excellent stability in high temperature, which is still transparent and low thermal expansion after heattreated at 850℃ for 5h. The stability of structure and properties mainly attribute to the high nucleation efficiency of the TiO₂ and ZrO₂ mixed nucleation agents.

Key words: Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ glass-ceramics, stability, microstructure, property

中图分类号:

TQ171

李要辉,曹建尉,卢金山,梁开明. 锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.01031.

LI Yao-Hui,CAO Jian-Wei,LU Jin-Shan,LIANG Kai-Ming. Stability of Microstructure and Properties of Transparent Li₂O-Al₂O₃-SiO₂ Glass-ceramics[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2009.01031.

参考文献

［1］Mcmillan P W. Glassceramics, second edition. London: Academic Press, 1979： 15-79.
［2］程金树, 李宏, 汤李缨, 等. 微晶玻璃. 北京: 化学工业出版社, 2006.
［3］George H Beall, Linda R Pinckney. J. Am. Ceram. Soc., 1999, 82(1): 5-16.
［4］Arnault L, Gerland M, Riviere A. Journal of Materials Science, 2000, 35(9):2331-2345.
［5］Shyuw JiinJyh, Lue ChunYuan. J. Am. Ceram. Soc., 2006, 89(10):3235-3239.
［6］Murat Bengisu, Richard K Brow. Journal of NonCrystalline Solids, 2003, 331(1/2/3): 137-144.
［7］Riello P, Canton P, Comelato N, et al. Journal of NonCrystalline Solids, 2001, 288(1/2/3):127-139.
［8］Guo Xingzhong, Yang Hui, Han Chen, et al. Thermochimica Acta, 2006, 444(2): 201-205.
［9］Kim Ki-Dong. Journal of Non-Crystalline Solids, 2008, 354(15/16): 1715-1720.
［10］Zheng Weihong, Cheng Jinshu, Tang Liying, et al. Thermochimica Acta, 2007, 456(1): 69-74.
［11］Radenka Krsmanovic, Sara Bals, Giovanni Bertoni, et al. Optical Materials, 2008, 30(7): 1183-1188.
［12］Hans Bach, Dieter Krause. Low Thermal Expansion Glass Ceramics, Second Edition. Germany: Springer Berlin Heidelberg, 2005: 121-235.
［13］Hu An Min, Liang Kai Ming, Li Ming, et al. Materials Chemistry and Physics, 2006, 98(2/3): 430-433.
［14］Hu A M, Liang K M, Zhou F, et al. Ceramics International, 2005, 31(1): 11-14.
［15］Hu An Min, Liang Kai Ming, Peng Fei, et al. Thermochimica Acta, 2004, 413(1/2): 53-55.
［16］Hu A M, Liang K M, Wang G, et al. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2004, 78(3):991-997.
［17］胡安民, 梁开明, 周锋, 等(HU An-Min, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2005, 20(2): 279-284.
［18］胡安民, 李明, 毛大立，等(HU An-Min, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials), 2006, 21(1): 35-40.
［19］Schulz H. J.Am.Ceram.Soc., 1974, 57(7): 313-326.
［20］郑伟宏, 程金树, 楼贤春, 等. 硅酸盐通报, 2006, 25(5): 60-63.

[1]	魏相霞, 张晓飞, 徐凯龙, 陈张伟. 增材制造柔性压电材料的现状与展望[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 965-978.
[2]	王旭, 李翔, 寇华敏, 方伟, 吴庆辉, 苏良碧. 不同浓度Y³⁺离子掺杂对CaF₂晶体性能的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 1029-1034.
[3]	瞿牡静, 张淑兰, 朱梦梦, 丁浩杰, 段嘉欣, 代恒龙, 周国红, 李会利. CsPbBr₃@MIL-53纳米复合荧光粉的合成、性能及其白光LEDs应用[J]. 无机材料学报, 2024, 39(9): 1035-1043.
[4]	潘建隆, 马官军, 宋乐美, 郇宇, 魏涛. 燃料还原法原位制备高稳定性/催化活性SOFC钴基钙钛矿阳极[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 911-919.
[5]	黄洁, 汪刘应, 王滨, 刘顾, 王伟超, 葛超群. 基于微纳结构设计的电磁性能调控研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 853-870.
[6]	黄建锋, 梁瑞虹, 周志勇. W/Cr共掺杂对CaBi₂Nb₂O₉陶瓷晶体结构及电学性能的影响[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 887-894.
[7]	赵志翰, 郭鹏, 魏菁, 崔丽, 刘山泽, 张文龙, 陈仁德, 汪爱英. Ti-DLC薄膜压阻性能及载流子输运行为研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 879-886.
[8]	苗鑫, 闫世强, 韦金豆, 吴超, 樊文浩, 陈少平. Te基热电器件反常界面层生长行为及界面稳定性研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 903-910.
[9]	王旭昌, 焦楚钰, 季卓, 焦其瑞, 秦波, 杜艳泽, 郑家军, 李瑞丰. 晶种诱导合成ZSM-5多晶聚集体及其在甲醇制碳氢化合物中的催化性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(8): 945-954.
[10]	范武刚, 曹雄, 周响, 李玲, 赵冠楠, 张兆泉. 8YSZ陶瓷在模拟压水堆水环境中的耐腐蚀性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 803-809.
[11]	姜灵毅, 庞生洋, 杨超, 张悦, 胡成龙, 汤素芳. C/SiC-BN复合材料的制备及氧化行为[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 779-786.
[12]	施桐, 甘乔炜, 刘东, 张莹, 冯浩, 李强. 自支撑Bi@Cu纳米树电极高效电化学还原CO₂制甲酸[J]. 无机材料学报, 2024, 39(7): 810-818.
[13]	张育育, 吴轶城, 孙佳, 付前刚. 聚合物转化SiHfCN陶瓷的制备及其吸波性能[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 681-690.
[14]	王伟明, 王为得, 粟毅, 马青松, 姚冬旭, 曾宇平. 以非氧化物为烧结助剂制备高导热氮化硅陶瓷的研究进展[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 634-646.
[15]	孙海洋, 季伟, 王为民, 傅正义. TiB-Ti周期序构复合材料设计、制备及性能研究[J]. 无机材料学报, 2024, 39(6): 662-670.