（材料加工工程專業(yè)論文）鋰鋁硅微晶玻璃高溫粘度及性能的研究.pdf

獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及 取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果 也不包含為獲得 武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料 與我一 同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō) 明并表示了謝意 簽名 型邀墨日期 塑 j 上 l 學(xué)位論文使用授權(quán)書 本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的 全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或其他復(fù)制 手段保存或匯編本學(xué)位論文 同時(shí)授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國(guó)家有 關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫(kù)使用或收錄本學(xué)位論文 并向社會(huì)公眾提供信息 服務(wù) 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 研究生 簽名 孳訊晶 導(dǎo)師 簽名 鏟黼期 l f 多 弓j 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 中文摘要 l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 l a s 系統(tǒng)微晶玻璃具有耐熱沖擊性和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性 等性能 最主要的特性是熱膨脹系數(shù)在很大溫度范圍內(nèi)可調(diào) 在很大的溫度范 圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)可以很高 很低甚至為零膨脹或負(fù)膨脹 可廣泛應(yīng)用制造望遠(yuǎn) 鏡的反射鏡 激光陀螺儀 耐高溫炊具 餐具 燒烤爐面板 高溫觀察窗等 目前l(fā) i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 l a s 微晶玻璃主要采用壓制法生產(chǎn) 熔制溫度過(guò)高是生 產(chǎn)工藝中的一個(gè)難題 也是浮法生產(chǎn)l a s 玻璃的一個(gè)重要難題 降低l a s 微 晶玻璃的熔制溫度具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義 本文主要研究了l a s 玻璃高溫粘度和l a s 微晶玻璃熱膨脹性能 探討各 組分對(duì)l a s 玻璃熔制溫度和熱膨脹性能的影響 本文主要通過(guò)調(diào)整l a s 系統(tǒng)玻璃組分 制備l a s 玻璃和l a s 微晶玻璃 測(cè)試l a s 玻璃高溫粘度 l a s 微晶玻璃熱膨脹系數(shù) 結(jié)合d t a x r d s e m r a m a n 等測(cè)試手段分析l a s 系統(tǒng)玻璃玻璃組分與高溫粘度及組分與微晶玻璃熱 膨脹系數(shù)之間的關(guān)系 保持n a 2 0 a 1 2 0 3 和s i 0 2 總含量8 5 不變 n a 2 0 成比例取代a 1 2 0 3 和s i 0 2 隨著取代量的增大 l a s 微晶玻璃的核化溫度和晶化溫度均降低 微晶玻璃的 主晶相由1 3 石英固溶體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)? 3 鋰輝石固溶體 晶粒尺寸變大 并且透明 性變差 熱膨脹系數(shù)由 2 3 9 7 0 1 0 k 1 增大到5 3 0 0 0 x1 0 7k 1 n a 2 0 4 時(shí) 玻 璃的熔制溫度在1 5 5 5 左右 當(dāng)n a 2 0 含量為2 時(shí) l a s 玻璃熔化溫度在1 5 7 0 左右 熱膨脹系數(shù)為0 7 0 1 1 0 7k 在l a s 系統(tǒng)玻璃中 l i 2 0 和k 2 0 相互作用會(huì)產(chǎn)生混合堿效應(yīng) 進(jìn)而影響 l a s 玻璃高溫粘度和l a s 微晶玻璃的熱膨脹性能 保持k 2 0 和 2 0 總含量7 不變 隨著k 2 0 逐步取代l i 2 0 l a s 系玻璃高溫粘度先降低后升高 當(dāng)l i 2 0 和k 2 0 含量分別4 3 時(shí) 玻璃的熔融溫度最低在1 5 0 0 左右 隨著k 2 0 取 代量的增加 抑制a 1 2 t i 0 4 非晶相的析出 促進(jìn)銳鈦礦及b 石英固溶體的析出 k 2 0 3 l i 2 0 4 和k 2 0 4 l i 2 0 3 時(shí)由于晶核較少 b 石英固溶體不穩(wěn)定存在 熱膨脹系數(shù)較大 保持z n o 和n a 2 0 總含量4 5 不變 隨著z n o 逐步取代n a 2 0 l a s 玻璃 的高溫粘度升高 當(dāng)z n o 含量為o 5 時(shí) 玻璃的熔融溫度最低在1 5 5 0 左右 微晶玻璃的主晶相由b 鋰輝石固溶體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)? 3 石英固溶體 析晶性能增 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 強(qiáng) l a s 玻璃的熱膨脹系數(shù)與軟化點(diǎn)溫度逐漸降低 而微晶玻璃的熱膨脹系數(shù) 明顯降低 由正膨脹變?yōu)樨?fù)膨脹 當(dāng)z n 0 3 5 n a 2 0 1 時(shí) l a s 玻璃熔化溫 度在1 6 0 0 左右 l a s 微晶玻璃熱膨脹系數(shù)為 0 5 3 6 1 0 7 k 1 保持p 2 0 5 和z r 0 2 總含量3 不變 隨著晶核劑p 2 0 5 逐步替換晶核劑z 內(nèi)2 l a s 玻璃的高溫粘度先降低后增加 當(dāng)p 2 0 5 和z r 0 2 含量分別為2 1 時(shí) 玻 璃的熔融溫度最低在1 5 5 0 左右 l a s 微晶玻璃的主晶相由b 鋰輝石固溶體轉(zhuǎn) 變?yōu)閎 石英固溶體 但是成核效果不好 當(dāng)p z 0 5 和z r 0 2 含量分別為1 5 1 5 時(shí) 此時(shí)p 2 0 5 促進(jìn)了z r 0 2 在玻璃中的溶解 成核效率較高 同時(shí)由于z r 0 2 含 量的降低 l a s 玻璃的高溫粘度降低 l a s 微晶玻璃熱膨脹系數(shù)先增大后減小 當(dāng)p 2 0 5 和z r 0 2 含量分別為2 5 0 5 時(shí) 熱膨脹系數(shù)是5 8 4 0x 1 0 刁k 1 關(guān)鍵詞 l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 玻璃 微晶玻璃 高溫粘度 熱膨脹 析晶性能 n 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 a b s t r a c t l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 l a s a s s c e r a m i c sc o n t a i n i n gb s p o d u m e n ea n d o r 1 3 一q u a r t zs o l i ds o l u t i o n o w nl o wt h e r m a le x p a n s i o nc o e f f i c i e n t g o o dt h e r m a la n d c h e m i c a ls t a b i l i t y a n ds oh a v eb e e na p p l i e di nm a n yf i e l d s 1 3 一s p o d u m e n e c o n t a i n i n gg l a s s c e r a m i c sa l s oh a v et h ep o t e n t i a lt om e e tt h ed i e l e c t r i cc o n s t a n ta n d t h e r m a le x p a n s i o nr e q u i r e m e n t sf o ri n t e g r a t e dc i r c u i ts u b s t r a t e s h o w e v e r d u et ot h e i rh i 曲m e l t i n gt e m p e r a t u r e sa n dv i s c o s i t yi nl a sg l a s s e s i tm a k e st h e md i f f i c u l t yt ob ep r e p a r e d s oa d d i t i o n so ff l u x e ss u c ha s n a 2 0 l i 2 0 k 2 0 z n o p 2 0 s h a v eb e e nu s e di nl a sg l a s s c e r a m i c st od e c r e a s et h ev i s c o s i t y a n dm e l t i n gt e m p e r a t u r e b u ti tw o u l di n d u c es o m ep r o b l e m sl i k eh i g ht h e r m a l e x p a n s i o nc o e f f i c i e n ta n d o rl o s so ft r a n s p a r e n c y a n d o rl o w m e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa t t h es a m et i m e n el o wt h e r m a le x p a n s i o nw a s0 7 0 1x10 7k la n dt h et e m p e r a t u r e w a s15 7 0 w h e nn a 2 0c o n t e n t s2 i nt h ep r e s e n tr e s e a r c ht h ee f f e c t so f b a s i cc o m p o s i t i o no nt h em i c r o s t r u c t u r ea n d p r o p e r t i e so fl a sg l a s s c e r a m i c sw i t h o u td o p a n t sw e r ei n v e s t i g a t e db yx r d s e m d t a a n dr a m a n d os o m er e s e a r c ho nh i g ht e m p e r a t u r ev i s c o s i t ya n dt h et h e r m a l e x p a n s i o n t h er e s u l t ss h o wt h a tr e s p e c t i v e l y t h et i m eo fc r y s t a l l i z a t i o nw a sm o r e i m p o a a n ti nh e a t t r e a t m e n tt h a no t h e rf a c t o r s t h ev i s c o s i t ya n dm e l t i n gt e m p e r a t u r eo fl a sg l a s s c e r a m i c sd e c r e a s ew i mt h e i n c r e a s eo fn a 2 0a d d i t i o n t h ev i s c o s i t yt e m p e r a t u r eb e t w e e n15 5 5 ca n d16 0 0 a n dt h ec r y s t a l l i z a t i o nt e m p e r a t u r ea n dc r y s t a l l i z i n ga c t i v a t i o ne n e r g yo ft h e r e s u l t i n gg l a s sd e c r e a s e d a n dt h ek i n e t i ca n dp h a s es t r u c t u r ea n a l y s i si n d i c a t e dt h a t t h em a i np h a s ew a s1 3 s p o d u m e n ea n d o rb q u a r t zs o l i ds o l u t i o n t h ec r y s t a l l i n e a n dt h er a d i u so fc r y s t a lg r a i ni fs p e c i m e n sw e r ed e c r e a s e d t h ee x p a n s i o no f g l a s s c e r a m i c sw a si n c r e a s e d a n db e t w e e n 2 3 9 7 0 1 0 7a n d5 3 0 0 0x10 m i x e da l k a l ie f f e c tw a su s e di nl a s g l a s sa n dl a sg l a s s c e r a m i c s t h e v i s c o s i t y m e l t i n gt e m p e r a t u r et h ee x p a n s i o no fl a sg l a s s c e r a m i c sd e c r e a s ea tf i r s t a n dt h e ni n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo fk 2 0a d d i t i o n t h em e l t i n gt e m p e r a t u r ew a s 15 0 0 w h e n l i 2 0 k 2 0 w t w e r e 5 2 w t a n d 4 3 w t i i i 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 t h ev i s c o s i t ya n dm e l t i n gt e m p e r a t u r eo fl a sg l a s s c e r a m i c si n c r e a s ew i t ht h e i n c r e a s eo fn a 2 0d e c r e a s e a n dt h ez n oi n c r e a s e t h em e l t i n gt e m p e r a t u r ec o u l d d e c r e a s et o15 5 0 c t h et h e r m a le x p a n s i o no fl a sg l a s s c e r a m i c sw a sd e c r e a s e d a n d t h ec r y s t a l l i n ea n dt h er a d i u so fc r y s t a lg r a i ni fs p e c i m e n sw e r ei n c r e a s e d 當(dāng) z n 0 3 5 n a 2 0 1 時(shí) t h el o wt h e r m a le x p a n s i o nw a s 0 5 3 6 1 0 t k l a n dt h e t e m p e r a t u r ew a sa b o u t1 6 0 0 w h e n z n o n a 2 0 c o n t e n t 3 5 1 t h ev i s c o s i t y m e l t i n gt e m p e r a t u r et h ee x p a n s i o no fl a sg l a s s c e r a m i c s d e c r e a s ea tf i r s ta n dt h e ni n c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s eo fp 2 0 5a d d i t i o n t h et e m p e r a t u r e b e t w e e n15 5 0 a n d16 0 0 c t h em a i np h a s eo fg l a s s c e r a m i c sc h a n g e d1 3 一 s p o d u m e n et ob q u a r t zs o l i ds o l u t i o n b u tt h ep r o c e s s i n gw a s n o tg o o d t h el o w t h e r m a le x p a n s i o nw a s5 8 4 0x10 叫k 1w h e n p 2 0 5 z r 0 2 w t o w e r e 2 5 0 5 w t k e y w o r d l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2g l a s s g l a s s c e r a m i c s h i 曲t e m p e r a t u r ev i s c o s i t y t h e r m a le x p a n s i o n c r y s t a l l i z a t i o n i v 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 目錄 中文摘要 i a b s t r a c t i i i 第l 章緒論 1 1 1 研究的背景與意義 l 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 2 1 2 1l a s 微晶玻璃研究現(xiàn)狀 2 1 2 2 浮法工藝研究現(xiàn)狀 4 1 2 3 結(jié)構(gòu)與組分研究分析 5 1 2 4 均勻成核與非均勻成核 7 1 3 存在的問(wèn)題 8 1 4 研究目標(biāo)與內(nèi)容 8 第2 章實(shí)驗(yàn)與測(cè)試 1 0 2 1 試驗(yàn)流程圖 l o 2 1 微晶玻璃玻璃組成的選擇 1 1 2 2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 1 4 2 3 基礎(chǔ)玻璃的制備 1 4 2 4 性能與結(jié)構(gòu)測(cè)試 1 4 2 4 1 高溫粘度測(cè)試 1 4 2 4 2 熱膨脹測(cè)定 15 2 4 3 差熱 d t a 分析 1 5 2 4 4x 射線衍射 定性分析 16 2 4 5 掃描電鏡 s e m 分析 16 2 4 6r a r f l a l l 測(cè)試 1 7 第3 章堿金屬氧化物對(duì)l a s 微晶玻璃粘度及結(jié)構(gòu)性能的影響 1 8 3 1 引言 1 8 3 2 1 n a 2 0 對(duì)l a s 玻璃高溫粘度的影響 2 l 3 2 2 n a 2 0 對(duì)l a s 微晶玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響 2 3 3 2 2 小結(jié) 2 9 v 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 3 3l i 2 0 k z o 對(duì)l a s 玻璃高溫粘度及結(jié)構(gòu)性能的影響 2 9 3 3 1l i 2 0 k 2 0 對(duì)l a s 玻璃高溫粘度的影響 2 9 3 3 2l i 2 0 k 2 0 對(duì)l a s 微晶玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響 3 l 3 3 3 小結(jié) 3 6 3 4 本章小結(jié) 3 7 第4 章n a 2 0 z n o 對(duì)l a s 微晶玻璃粘度及結(jié)構(gòu)性能的影響 3 8 4 1 引言 3 8 4 2n a 2 0 z n o 對(duì)l a s 系統(tǒng)玻璃高溫粘度的影響 3 8 4 2n a 2 0 z n o 對(duì)l a s 微晶玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響 4 0 4 3 本章小結(jié) 4 6 第5 章晶核劑對(duì)l a s 微晶玻璃粘度及性能的影響 4 7 5 1 引言 4 7 5 2p 2 0 5 對(duì)l a s 玻璃高溫粘度的影響 4 8 5 3p 2 0 5 對(duì)l a s 微晶玻璃結(jié)構(gòu)性能的影響 4 9 5 5 本章小結(jié) 5 4 第6 章結(jié)論 5 5 參考文獻(xiàn) 5 7 致謝 5 7 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文 6 1 v i 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 第1 章緒論 1 1 研究的背景與意義 通常所說(shuō)的低膨脹微晶玻璃 一般是指 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 l a s 系微晶玻璃 1 1 l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 l a s 系統(tǒng)微晶玻璃最主要的特性是熱膨脹系數(shù)在很大的溫 度范圍內(nèi)可調(diào) 也就是說(shuō) 在很大的溫度范圍內(nèi)熱膨脹系數(shù)可以很高 很低甚 至為零膨脹系數(shù)或負(fù)膨脹系數(shù) 2 l a s 微晶玻璃晶化程度高 質(zhì)地均勻 除了有 良好熱學(xué)性能 力學(xué)性能良好 被廣泛應(yīng)用于制造望遠(yuǎn)鏡的反射鏡 耐高溫炊 具等等 3 4 5 由于微晶玻璃制品需要有很高的熔制溫度 對(duì)成型工藝的要求更高 所以 降低l a s 微晶玻璃高溫粘度是實(shí)現(xiàn)l a s 微晶玻璃產(chǎn)業(yè)化中的一個(gè)重要問(wèn)題 在降低l a s 微晶玻璃高溫粘度的同時(shí)保證浮法低膨脹透明微晶玻璃產(chǎn)品在熱學(xué) 性能 力學(xué)性能 光學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性方面更具優(yōu)勢(shì) 6 j 過(guò)去平板玻璃制造的方法基本有兩種 即窗玻璃法和壓延 磨光玻璃法 雖然生產(chǎn)的玻璃具有自然光澤的表面 但由于其成型方法固有的原因 使制的 玻璃很難避免波筋和條紋缺陷 浮法玻璃是使玻璃液漂浮在熔融金屬表面獲得 拋光成型 制的的玻璃表面平整無(wú)波筋 浮法玻璃工藝是目前最先進(jìn)和應(yīng)用最 多的平板玻璃生產(chǎn)工藝 與其他方法生產(chǎn)的平板玻璃相比 具有建設(shè)快 投資 省 質(zhì)量好 產(chǎn)量高 成本低 種類多等優(yōu)點(diǎn) 7 j 雖然我國(guó)浮法玻璃和微晶玻璃 產(chǎn)量位居世界前列 但是產(chǎn)品品種過(guò)于單一 大部分為建筑窗用玻璃和裝飾用 微晶玻璃 浮法玻璃在品種 規(guī)格和表面功能等方面都有了很大發(fā)展 應(yīng)用范 圍也越來(lái)越廣泛 人們對(duì)平板玻璃的要求已經(jīng)由過(guò)去但村的采光和阻擋風(fēng)雨發(fā) 展到控光 調(diào)溫 節(jié)能 隔聲 安全 舒適等多功能 比如生產(chǎn)利用太陽(yáng)能發(fā) 電的平板玻璃 鍍膜玻璃 自潔凈玻璃 信息產(chǎn)業(yè)玻璃 計(jì)算機(jī)硬盤用玻璃基 板 防盜玻璃等等 引 而我國(guó)對(duì)這些特殊性能的玻璃和微晶玻璃仍缺乏自主研發(fā) 的能力 很大程度上還依賴進(jìn)口 所以在大力發(fā)展浮法玻璃的同時(shí) 越來(lái)越多 的玻璃工作者將考慮將浮法成形工藝引入到l a s 微晶玻璃板材的生產(chǎn)中 采 用浮法工藝生產(chǎn)建筑裝飾微晶玻璃板材 能夠形成規(guī)模生產(chǎn) 這將極大地促進(jìn) 行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值 存 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 在巨大的潛在市場(chǎng) 其應(yīng)用前景極為廣闊 9 如果能用浮法工藝生產(chǎn)低膨脹l a s 微晶玻璃 那將是玻璃生產(chǎn)的 個(gè)重大突破 也是眾多玻璃工作者研究的目標(biāo) 對(duì)于l a s 微晶玻璃的浮法生產(chǎn)還有一個(gè)很重要的阻礙 l a s 玻璃具有的熔 化溫度高 粘度大等特點(diǎn)導(dǎo)致其難以滿足浮法成型工藝 熔化溫度高 粘度大 對(duì)耐火材料的要求更高 必然會(huì)增加企業(yè)的投資成本 同時(shí)也不利于玻璃液在 錫槽上面的成型 采用浮法成形工藝生產(chǎn)l a s 微晶玻璃還面臨諸多難題 目前 還處于研究試驗(yàn)階段 所以本課題就有關(guān)l a s 微晶玻璃組分與高溫粘度 熱膨脹系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行 研究 通過(guò)改變組分中堿金屬氧化物的含量 引入助熔劑 改變晶核劑用p 2 0 5 取代z r 0 2 來(lái)制得l a s 玻璃和l a s 微晶玻璃 通過(guò)d t a x r d s e m r a m a n 等測(cè)試手段 分析討論堿金屬氧化物 助熔劑 晶核劑p 2 0 5 對(duì)l a s 微晶玻璃 高溫粘度 析晶性能及熱膨脹性能的影響 探討混合堿效應(yīng)對(duì)l a s 微晶玻璃 粘度及性能的影響 同時(shí)比較堿金屬氧化物 助熔劑 晶核劑p 2 0 5 對(duì)l a s 微晶玻璃高溫粘度及熱膨脹性能等的影響的程度 為盡早實(shí)現(xiàn)浮法工藝生產(chǎn) l a s 系平板微晶玻璃提供理論指導(dǎo) 1 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 1 2 1l a s 微晶玻璃研究現(xiàn)狀 在早期的微晶玻璃材料研究中 人們發(fā)現(xiàn)這種從玻璃到陶瓷形態(tài)轉(zhuǎn)變中 材料中微小的金屬晶體成為玻璃中主晶相析晶的晶核劑 大量分布均勻的晶核 的存在 保證了晶體的均勻成長(zhǎng)及晶體骨架的形成 使得玻璃制品在溫度升高 時(shí)能保持一定的強(qiáng)度 此后 眾多研究者對(duì)微晶玻璃的組成 晶核劑 析晶理 論以及成型工藝等方面進(jìn)行了廣泛 深入的研究 自微晶玻璃出現(xiàn)以來(lái) 在性能 制造工藝等方面都有了較大的突破 其中 人們對(duì)l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 系統(tǒng)微晶玻璃研究的最為透徹 該系統(tǒng)微晶玻璃無(wú)論在 研制 開(kāi)發(fā) 工業(yè)化生產(chǎn)方面 還是在理論研究等方面都取得了很大的成就 l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 系統(tǒng)微晶玻璃的主晶相多為p 鋰霞石 b 石英固溶體與p 鋰輝 石固熔體等 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 較高的強(qiáng)度和較低的熱膨脹系數(shù) 因此 引起玻璃研究者的廣泛關(guān)注 2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 9 6 7 年b e a l l 等研究出一個(gè)有效控制析晶的方法 采用這方法可在 s i 0 2 a 1 2 0 3 l i 2 0 m g o z n o 系統(tǒng)中析出極小的p 一石英固溶體晶體 并且研究了 z r 0 2 固溶體在p 石英固溶體析晶過(guò)程中的作用 t a s h i r o 和w a d a 深入研究了z r 0 2 作為晶核劑對(duì)微晶玻璃的影響 在2 0 世紀(jì)6 0 年代起 一些研究者分別對(duì)t i 0 2 和z r 0 2 兩種晶核劑結(jié)合進(jìn)行了深入的研究 在1 9 9 2 年獲得了一組有效的晶核劑 配比 t i 0 2 和z r 0 2 均為2 在7 8 0 時(shí)高分散的z r t i 0 4 晶體能夠成核 在隨后 的9 8 0 熱處理時(shí) d 石英固溶體的尺寸小于0 1u1 1 1 b e a l l 和y u n m os u n g 等 人對(duì)l a s 微晶玻璃研究做出了重要貢獻(xiàn) 目前已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)并用于高科技領(lǐng)域的p 石英固溶體微晶玻璃和p 鋰輝 石固溶體型l a s 微晶玻璃的生產(chǎn)機(jī)構(gòu)有美國(guó)c o m i n g 玻璃公司 德國(guó)s c h o t t 公 司 日本n i p p o ne l e c t r i cg l a s s 公司 l o 1 1 1 2 下面簡(jiǎn)要介紹下已商業(yè)化的p 石英固熔體和b 鋰輝石固溶體型l a s 微晶玻璃在各領(lǐng)域的應(yīng)用 利用b 石英為主晶相l(xiāng) a s 微晶玻璃的低膨脹甚至負(fù)膨脹性以及低熱傳導(dǎo)系 數(shù)可以將微晶玻璃應(yīng)用到防火建筑上面 能抵抗8 0 0 的高溫而不軟化 以p 石英為主晶相的l a s 微晶玻璃的應(yīng)用之一是制造大型天文望遠(yuǎn)鏡的反射鏡 已 經(jīng)制的直徑1 2 m 重大幾千噸的巨型鏡坯 l 引 s h c o t tg l a s s w e r k e 公司制備大型天 文望遠(yuǎn)鏡的反射鏡片z e r o d u r z e r o d u r 可以大批生產(chǎn)并具備可再制造的高品質(zhì) 易于進(jìn)行加工工序 拋光和鍍膜 肖特生產(chǎn)的輕質(zhì) 蜂巢機(jī)構(gòu)的新鏡坯經(jīng)c n c 加工處理后重量要減輕8 0 之多 全球關(guān)注的歐洲南方天文臺(tái) 它的4 個(gè)直徑 超過(guò)8 米的主鏡鏡坯也是由肖特制造提供 激光陀螺的需求使得超低膨脹微晶玻璃需求日益增高 由于激光陀螺具有 機(jī)電陀螺無(wú)法比擬的優(yōu)良特性 使得激光陀螺得到了蓬勃發(fā)展 正是激光陀螺 儀的需求與日益重要的作用使得對(duì)低膨脹微晶玻璃的需求日益增多 因此超低 膨脹微晶玻璃在激光陀螺方面的應(yīng)用市場(chǎng)非常大 近幾年國(guó)內(nèi)外有關(guān)l a s 系玻璃的研究主要集中在核化與晶化方面 k a n g g u o c h e n g j r o c h e r u l l e h a r o l dh e l i e s 等人采用d t a x r d 測(cè)試方法 研究了l a s 系玻璃的晶化機(jī)理與動(dòng)力學(xué)參數(shù) 在國(guó)內(nèi)方面 胡安民 郭興忠等 人研究了晶核劑 熱處理制度對(duì)l a s 系玻璃晶化與性能的影響 而有關(guān)l a s 系微晶玻璃生產(chǎn)工藝的研究報(bào)道還是很少 l a s 系玻璃具有的熔化溫高粘度大 等特點(diǎn)導(dǎo)致其難以滿足浮法成型工藝 有關(guān)浮法工藝的研究報(bào)道很少 只是 在少量專利中有所介紹 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 2 2 浮法工藝研究現(xiàn)狀 英國(guó)p i l k i n g t o n 皮爾金頓 兄弟在2 0 世紀(jì)5 0 年代對(duì)浮法玻璃生產(chǎn)技術(shù) 的發(fā)明未知付出了堅(jiān)持不懈的努力 從1 9 5 3 年到1 9 5 9 年取得成功 共耗時(shí)7 年 自此浮法玻璃技術(shù)得到迅速推廣 自1 9 5 9 年英國(guó)皮爾金頓成功的研制出新的浮法成形工藝以來(lái) 浮法工藝 在不斷地得以改進(jìn)與完善 在當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上 玻璃與玻璃加工業(yè)主要由5 家玻璃公司壟斷 其總生產(chǎn)能力占世界玻璃生產(chǎn)能力的7 0 以上 僅日本旭 硝子一家公司的市場(chǎng)占有率就達(dá)到2 1 皮爾金頓公司為1 2 美國(guó)p p g 公 司為1 1 法國(guó)圣戈班公司為1 1 美國(guó)加迪安公司為9 世界最大的玻璃 企業(yè)旭硝子公司有3 7 條夫發(fā)現(xiàn) 資產(chǎn)1 5 7 8 億美元 年銷售額6 7 億美元 我國(guó)浮法生產(chǎn)工藝從1 9 6 5 年開(kāi)始實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn) 用了將近7 年時(shí)間也就是 1 9 7 1 年生產(chǎn)性試驗(yàn)線建成投產(chǎn)并取得成功 1 9 8 1 年試驗(yàn)線采用的生產(chǎn)技術(shù)通 過(guò)國(guó)家級(jí)技術(shù)鑒定 并命名為洛陽(yáng)浮法 1 4 由于浮法技術(shù)的發(fā)展以及特點(diǎn) 將浮法玻璃生產(chǎn)工藝應(yīng)用于特種玻璃等領(lǐng) 域的石頭變得越來(lái)越強(qiáng)勁 特種浮法玻璃生產(chǎn)工藝的研究以及應(yīng)用成為熱點(diǎn)話 題 產(chǎn)品的功能化和工藝的特殊化成為浮法玻璃技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì) 在產(chǎn)品 功能化方面 浮法玻璃向信息玻璃 光學(xué)玻璃等領(lǐng)域延伸 目前此類產(chǎn)品有 t f t 液晶顯示玻璃基板 防火玻璃等 在工藝特殊化方面 特種玻璃生產(chǎn)線朝 著小型化甚至微型化方向發(fā)展 改線主要是為了結(jié)合不同種類玻璃的特性 充 分考慮溫度場(chǎng)和流體場(chǎng)的變化規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì) 而且這些小型或者微型的復(fù)發(fā)技 術(shù)生產(chǎn)線在玻璃生產(chǎn)領(lǐng)域會(huì)得到越來(lái)越多的應(yīng)用 目前 鈉鈣硅玻璃浮法成形的機(jī)理研究以及工藝參數(shù)已較為成熟 但這 種機(jī)理和工藝參數(shù)的研究主要針對(duì)普通的鈉鈣硅玻璃 由于l a s 玻璃組分與 鈉鈣硅玻璃差異很大 其粘度 密度和表面張力在各個(gè)溫度下有著很大的不 同 導(dǎo)致整個(gè)成形工藝也有很大程度的不同 l a s 玻璃因?yàn)槠涓咪X特點(diǎn)使其具有很高的熔化溫高 從而高溫粘度大導(dǎo) 致其難以滿足浮法成形工藝 國(guó)內(nèi)外有關(guān)l a s 玻璃浮法工藝的研究報(bào)道很少 只是在少量專利中有所涉及 專利u s 2 0 0 5 0 2 5 0 6 3 9 a l 1 5 提到l a s 浮法平板玻璃的生產(chǎn)專利 并給出 了玻璃主要成分 l i 2 0 2 5 2 6w t a 1 2 0 3 15 3 0w t s i 0 2 5 5 7 5w t t i 0 2 z r 0 2 2w t n a 2 0 k 2 0 4w t b 2 0 3 4 4w t 因?yàn)闉椴Ａб涸阱a液上 4 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 漂浮成型 澄清劑為o 1 2 0w t 的s n 0 2 玻璃液在還原氣氛的錫液上成型 此 外 在其他的專利如c n1 3 2 6 9 0 3 a c n1 8 7 6 5 8 5 a c n1 8 9 6 0 2 0 a 也涉及浮 法平板玻璃 特種浮法玻璃的制備過(guò)程及制備方法 1 2 3 結(jié)構(gòu)與組分研究分析 在低膨脹鋰鋁硅系統(tǒng)中 存在兩個(gè)重要的晶相 1 3 石英固溶體和1 3 鋰輝石 固溶體 兩者都是由1 3 石英衍生出來(lái)的 1 3 石英晶體是由大量的 s i 0 4 g 望面體 連接成的比較開(kāi)放的六方螺旋結(jié)構(gòu) 當(dāng)1 3 石英中的s i 4 被 砧 離子取代 便生成不同成分和性質(zhì)的1 3 石英固溶體 鋰鋁硅微晶玻璃為架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu) 1 3 石英固溶體和1 3 鋰輝石固溶體填充在架狀結(jié)構(gòu)中 其結(jié)構(gòu)相對(duì)致密 1 3 石 英固溶體是亞穩(wěn)相 在較高溫度 1 3 石英將轉(zhuǎn)變成更穩(wěn)定的1 3 鋰輝石晶相 因 此 在很大的組成范圍內(nèi) 鋰鋁硅微晶玻璃結(jié)構(gòu)中均存在b 石英 b 鋰輝石兩 種固溶體結(jié)構(gòu) 玻璃成分對(duì)玻璃材料或制品的性質(zhì) 功能和成本均產(chǎn)生重大影響 耐熱玻 璃餐具和炊具要求耐急冷急熱溫度1 5 0 以上 線膨脹系數(shù)小于4 0 x1 0 7 1 必 須采用鵬硅酸鹽玻璃 s i 0 2 a 1 2 0 3 b 2 0 3 n a 2 0 成分 對(duì)超耐熱玻璃炊具要求耐急冷 急熱溫度4 0 0 以上 線膨脹系數(shù)在1 0 6 c 1 以下 此時(shí)鵬硅酸鹽玻璃已經(jīng)不能滿 足要求 只有以1 3 石英固溶體為主晶相的鋰硅酸鹽微晶玻璃 s i 0 2 a 1 2 0 3 l i 2 0 t i 0 2 成分 能達(dá)到制品性質(zhì)和功能的要求 本實(shí)驗(yàn)主要是研究低 膨脹l a s 微晶玻璃 在組分上參照美國(guó)c o m i n g 玻璃公司的低膨脹l a s 微晶玻璃 的組分范圍 6 0 7 5s i 0 2 1 8 2 5a 1 2 0 3 3 l i 2 0 0 2n a 2 0 0 2k 2 0 0 2m g o o 2 c a o 0 2s r o 啦3b a o o 2z n o 1 6t i 0 2 0 4z r 0 2 0 2s n o 0 5p 2 0 5 0 2a s 2 0 3 o 2s b 2 0 3 和參照專利2 5 9 7 2 7 的組分范圍 5 5 6 9s i 0 2 1 9 2 5a 1 2 0 3 3 2 5 l i 2 0 0 1 5n a 2 0 o 1 5k 2 0 肚2 2m g o o 之c a o 眥s r o o 2 5b a o o 1 5 z n o 1 3t i 0 2 0 2 5z r 0 2 0 1 1s n o o 3p 2 0 5 0 0 1 o 6n d 2 0 3 0 0 0 0 5c o o 0 1 f 0 2b 2 0 3 2 5 5t i 0 2 z r 0 2 s n o 玻璃成分設(shè)計(jì)總原則是根據(jù)科學(xué)發(fā)展觀要求 以條質(zhì)量效益為中心 節(jié)約 能源保護(hù)環(huán)境為目標(biāo) 加大實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的粒度 大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì) 進(jìn)行 綠色設(shè)計(jì) 將生態(tài)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與玻璃性質(zhì) 功能和成本等指標(biāo)放在同等地位來(lái)考 慮 設(shè)計(jì)的成分達(dá)到效益優(yōu)先 節(jié)約能源 能耗降低 環(huán)境友好的現(xiàn)代化發(fā)展 模式 在設(shè)計(jì)開(kāi)始要將環(huán)境性能和保護(hù)生態(tài)環(huán)境作為成分設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn) 5 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 將環(huán)境指標(biāo)結(jié)合產(chǎn)品功能 質(zhì)量和成本作為成分設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想 在構(gòu)思和具 體設(shè)計(jì)階段必須將綠色設(shè)計(jì)貫穿始終 l6 1 首先玻璃成分必須在玻璃形成區(qū) 形成玻璃 在沒(méi)有熱處理之前不能析晶 玻璃的性質(zhì)要達(dá)到要求的目標(biāo)也就是將熱膨脹系數(shù)控制在4 0 x1 0 1 之內(nèi) 在 此基礎(chǔ)上調(diào)整組分得到組分 高溫粘度 熱膨脹性能的關(guān)系 組分設(shè)計(jì)要符合綠色 設(shè)計(jì) 了出色制造和綠色產(chǎn)品的要求 保護(hù)環(huán)境和環(huán)境協(xié)調(diào) 瑞典學(xué)者根據(jù)環(huán) 境要求 提出禁用和限制使用元素如下 禁止使用的元素有p b 和h g 明顯減 少使用的元素為c d 嚴(yán)格控制使用的元素為a s 限制沉積物最大含量的元素有 c r n i c u z n 此外f 的使用也越來(lái)越受限制 在設(shè)計(jì)成分是必須考慮到引 入成分所用的原料質(zhì)量的穩(wěn)定性和大量供應(yīng)的問(wèn)題 在微晶玻璃中 稀土元素 的引入會(huì)大大提高微晶玻璃的性能 但是地球上稀有元素的含量是有限的 而 且極其昂貴 對(duì)于工廠生產(chǎn)的大眾產(chǎn)品而言 不能總依賴于稀有元素 所以越 來(lái)越多的學(xué)者專注于稀有元素取代品的研究 關(guān)于降低l a s 低膨脹微晶玻璃的高溫粘度 我國(guó)學(xué)者以及研究人員做了大 量的工作 如下所示 對(duì)研究l a s 微晶玻璃的成核機(jī)理等起著重要的影響 浙江大學(xué)郭興中等人研究分析隨著l i 2 0 含量的增加 玻璃的熔化溫度降低 熔化質(zhì)量提高 析晶峰溫度降低 熱處理后的玻璃試樣 隨著 2 0 含量的增加 主 晶相由石英固溶體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殇囕x石固溶體 顆粒尺寸變大 熱膨脹系數(shù)變大 化 學(xué)穩(wěn)定性提高 透明性變差 隨著l i 2 0 含量的降低 l a s 系玻璃的相轉(zhuǎn)變溫度 析晶峰溫度逐步增大 最佳核化溫度逐漸升高 最佳核化時(shí)間沒(méi)有明顯的變化 從而確定l i 2 0 成分是鋰鋁硅玻璃中一種重要元素 能降低玻璃粘度 提高熔制 率 清華大學(xué)胡安民等人研究分析引入f 離子使得玻璃的析晶峰值溫度降低 引 入f 離子后 一方面促進(jìn)了玻璃析晶和晶化石英固溶體析出以及石英固溶體向 b 鋰輝石固溶體轉(zhuǎn)變加快 晶化后的晶粒尺寸加大 析晶活化能e 降低 表明f 離子促進(jìn)了玻璃晶化和離子擴(kuò)散 武漢理工大學(xué)何峰等研究分析隨b 2 0 3 含量的增加 玻璃的熔化溫度降低 熔 化質(zhì)量提高 經(jīng)處理后的微晶玻璃樣品 隨b 2 0 3 含量的增加 透明性變差 當(dāng)b 2 0 3 的含量超過(guò)3 時(shí) 出現(xiàn)比較嚴(yán)重的分相現(xiàn)象 武漢理工大學(xué)萬(wàn)軍鵬等在混合堿土金屬氧化物對(duì)硼硅酸鹽玻璃熱膨脹系數(shù) 的影響中指出 堿金屬與堿土金屬氧化物形成的 混合堿 堿土效應(yīng) 使得玻璃 的膨脹軟化溫度顯著提高 三元混合堿土的性能比二元混合堿土的性能好 通過(guò) 6 武漢理丁大學(xué)碩士學(xué)位論文 阿本法計(jì)算的熱膨脹系數(shù)值 含有2 種堿土的玻璃的計(jì)算值小于實(shí)測(cè)值 而含有3 種堿土的玻璃的計(jì)算值明顯大于實(shí)測(cè)值 1 2 4 均勻成核與非均勻成核 在玻璃或熔體中析出晶體 一般要經(jīng)過(guò)兩個(gè)過(guò)程 先形成晶核 然后是晶體 長(zhǎng)大 晶核的形成是表征新相已經(jīng)產(chǎn)生 而晶體長(zhǎng)大是新晶相的進(jìn)一步擴(kuò)展 根據(jù)成核的機(jī)理的不同 成核過(guò)程可分為均勻成核和非均勻成核 均勻成核 是在比較理想的裝態(tài)下 在宏觀均勻的玻璃中沒(méi)有外來(lái)物的參與 而且與結(jié)構(gòu) 內(nèi)部的晶相 缺陷無(wú)關(guān)的成核過(guò)程 非均勻成核是指依靠境界 相界或基質(zhì)的 結(jié)構(gòu)缺陷等不均勻部位而成核的過(guò)程 這里所說(shuō)的相界是指容器壁 氣泡 雜 質(zhì)或者添加物與基質(zhì)之間的界面 或者由于分相而產(chǎn)生的相界面 在實(shí)際生產(chǎn) 中常見(jiàn)的是非均勻成核 均勻成核的核的形成及其存在決定于過(guò)程中物質(zhì)自由能的變化a g 假設(shè)晶 核為球形 它的半徑為r 有式 1 1 a g 二萬(wàn)r 3 a g 2 y 1 1 4 x r 式中 g 廣相變過(guò)程中單位體積的自由能變量 r 新相與熔體之間的界面自由能 當(dāng)晶核很小時(shí) 界面自由能能丫占優(yōu)勢(shì) 但是隨著晶粒半徑的增加 界面能 就成為總能量的變化的一個(gè)較小的部分 當(dāng)晶核超過(guò)某個(gè)臨界半徑 體系自由 能 g 就占優(yōu)勢(shì) 它的繼續(xù)增加導(dǎo)致自由能的降低 從而形成一個(gè)較穩(wěn)定的系統(tǒng) 1 7 o 非均勻成核中因?yàn)榇嬖诰Ы缦嘟绲冉缑?降低了界面能丫 使晶核形成速率 加快 從未降低了整個(gè)過(guò)程的自由能 g a g 與熔體對(duì)晶核的潤(rùn)濕角e 有關(guān)系 可以得到如下關(guān)系式 1 2 甌 a g f o 1 2 式中 餅一非均勻核化勢(shì)壘 g 一均勻成核勢(shì)壘 f 秒 2 e o s o 1 e o s o 2 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 在數(shù)值上 f o 冬1 也就是說(shuō)只與晶核的形狀有關(guān) 因此 f o 被稱 為形狀因子 催化表面的作用大小取決于 雜質(zhì)一熔體一析出物 之間的接觸 角o 由于非均勻成所需克服的自由能 瞵s 嚷故非均勻成核優(yōu)先發(fā)生 1 8 1 1 3 存在的問(wèn)題 l a s 微晶玻璃主晶相為b 石英固溶體 b 鋰輝石固溶體 具有低膨脹 耐 熱沖擊性和優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性 廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域 但因?yàn)閘 a s 系統(tǒng)玻璃組 成具有高鋁硅低堿的特點(diǎn) 致使其熔制溫度高 粘度大 現(xiàn)有的浮法玻璃生 產(chǎn)工藝難以滿足其實(shí)生產(chǎn) 同時(shí)因?yàn)槿廴跍囟雀吆透邷卣扯却蟛焕诓ＡС?型 同時(shí)也必然增加玻璃生產(chǎn)的成本 浮法生產(chǎn)l a s 系平板玻璃不能單純的 單純地照搬鈉鈣硅浮法玻璃的成形工藝制度 而是要根據(jù)l a s 玻璃高溫粘度 等特點(diǎn)來(lái)制定相應(yīng)的工藝參數(shù) 目前浮法l a s 系平板玻璃的生產(chǎn)和研究方面還處于初級(jí)階段 要轉(zhuǎn)化為實(shí) 際生產(chǎn)還面臨很多問(wèn)題 確定玻璃組分同高溫粘度以及熱膨脹系數(shù)關(guān)系曲線 為浮法玻璃生產(chǎn)工藝生產(chǎn)l a s 微晶玻璃做好準(zhǔn)備 在l a s 浮法玻璃生產(chǎn)過(guò)程中 主要存在以下的問(wèn)題 熔化溫度極高 高 溫粘度大 錫槽工藝參數(shù)不明確 有關(guān)l a s 玻璃的組分 高溫粘度 熱膨脹 系數(shù)之間關(guān)系的系統(tǒng)的研究報(bào)道很少 在本實(shí)驗(yàn)中 擬對(duì)以下幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究與探索 1 助熔劑的選擇 堿金屬氧化物n a 2 0 會(huì)使l a s 微晶玻璃的析晶性能變差 熱 膨脹系數(shù)增大 所以要選擇有積聚作用 同時(shí)能降低微晶玻璃的熱膨脹系數(shù) 的氧化物 選擇能降低l a s 玻璃熔融溫度的晶核劑 2 得到基礎(chǔ)玻璃之后 如何確定適當(dāng)?shù)臒崽幚碇贫?3 如何定量表征玻璃的熔融溫度降低 4 從結(jié)構(gòu)方面解釋高溫粘度及熱膨脹系數(shù)變化的原因 1 4 研究目標(biāo)與內(nèi)容 目前關(guān)于l a s 系玻璃浮法成型方面的研究報(bào)道甚少 國(guó)外僅提出少量發(fā)明 專利 l a s 微晶玻璃熔化溫度高為生產(chǎn)工藝帶來(lái)很大困難 熔化溫度高對(duì)耐火 材料的要求高 同時(shí)能耗大 所以本課題主要是是通過(guò)調(diào)整組份降低l a s 系微 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 晶玻璃的熔融溫度 得到低膨脹l a s 微晶玻璃 明確l a s 系統(tǒng)微晶玻璃組分 高溫粘度 性能之間的關(guān)系 從而達(dá)到降低l a s 高溫粘度和保證良好性能如熱膨 脹性等的目的 為實(shí)現(xiàn)l a s 微晶玻璃的浮法工藝生產(chǎn)提供準(zhǔn)備 主要研究?jī)?nèi)容如下 1 本文通過(guò)改變組分中堿金屬氧化物的含量 引入助熔劑 改變晶核劑用p 2 0 5 取代z r 0 2 制得l a s 玻璃和l a s 微晶玻璃 2 通過(guò)d t a x r d s e m r a m a n 等測(cè)試手段 分析討論堿金屬氧化物 助熔劑 晶核劑p 2 0 5 對(duì)l a s 微晶玻璃高溫粘度 析晶性能及熱膨脹性能 的影響 3 探討混合堿效應(yīng)對(duì)l a s 微晶玻璃粘度及性能的影響 9 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 試驗(yàn)流程圖 第2 章實(shí)驗(yàn)與測(cè)試 1 0 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 1 微晶玻璃玻璃組成的選擇 本課題主要探討的是不同組分下l a s 微晶玻璃高溫粘度與熱膨脹系數(shù)的相 互關(guān)系 一般玻璃組成設(shè)計(jì)主要是依據(jù)相圖或是玻璃形成區(qū)來(lái)確定 根據(jù)鋰鋁 硅系統(tǒng)的三元相圖2 1 l9 過(guò)對(duì)基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理 可以生成主晶相為b 石英固 溶體和b 鋰輝石固溶體的微晶玻璃 結(jié)合低膨脹l a s 微晶玻璃組分范圍確定基 礎(chǔ)玻璃的組分范圍是 l i 2 03 6 w t a 1 2 0 3 1 8 2 5 w t s i 0 2 6 肛7 5 叭 2 0 此基礎(chǔ) 上需另引入一定量的其它氧化物 本實(shí)驗(yàn)分為三個(gè)部分 第一部分是改變堿金 屬氧化物的含量 研究混合堿效應(yīng)對(duì)l a s 系統(tǒng)微晶玻璃高溫粘度及熱膨脹性能 的影響 第二部分是在第一部分最佳組分的基礎(chǔ)上改變z n o 的含量研究 研究 z n o 對(duì)l a s 系統(tǒng)微晶玻璃高溫粘度及熱膨脹性能的影響 第三部分用p 2 0 5 作為 晶核劑 改變晶核劑z r 0 2 的含量 研究p 2 0 5 作為晶核劑對(duì)l a s 系統(tǒng)微晶玻璃 高溫粘度及熱膨脹性能的影響 s i o 勒加 1 0 圖2 1l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 系統(tǒng)的三元相圖 l a s 玻璃具有的熔制溫度極高 高溫粘度大等特點(diǎn)導(dǎo)致其難以適應(yīng)浮法 成形的工藝 有關(guān)其浮法成形工藝的研究報(bào)道也很少 只是在少量專利有所 報(bào)道 主要是給出了適合浮法成形特點(diǎn)的l a s 基礎(chǔ)玻璃組分 1 3 石英固溶體晶相成亞穩(wěn)態(tài)并具有很低的熱膨脹系數(shù) 基本的化學(xué)分子式 是 l i 2 r o a 1 2 0 3 n s i 0 2 式中的r 代表m 9 2 或者z n 2 離子 1 1 介于2 1 0 在l a s 微晶玻璃中會(huì)形成1 3 鋰霞石 1 3 鋰輝石 1 3 石英固溶體 其中1 3 鋰霞 石 l i 2 0 a 1 2 0 3 2 s 1 0 2 的熱膨脹系數(shù)是 6 4 1 0 7 2 0 1 0 0 0 1 3 一鋰輝 石 l i 2 0 a 1 2 0 3 4 s i 0 2 的熱膨脹系數(shù)是9 1 0 q 一 2 0 1 0 0 0 一種晶相和 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 另外一種晶相形成固溶體 微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)也會(huì)發(fā)生變化 1 3 鋰霞石和 1 3 鋰輝石可以形成一系列固溶體 當(dāng)b 鋰輝石中的l i 2 0 a 1 2 0 3 s i 0 2 的摩爾 比例為l l 4 時(shí) 也能和s i 0 2 形成石英固溶體 為了保證微晶玻璃組分為1 3 石 英固溶體或1 3 鋰輝石固溶體 n 值為4 即l i 2 0 a 1 2