微晶玻璃的制备方法与应用
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材料制备原理课程论文
题目微晶玻璃的制备方法与应用
学院材料科学与工程学院
专业班级无机072
学生姓名
2010 年 6 月11 日
微晶玻璃的制备方法与应用
摘要：微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。
关键词：微晶玻璃；制备；应用
1.引言
微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。
微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。
2.制备方法
微晶玻璃的制备方法根据其所用原材料的种类、特性、对材料的性能要求而变化，主要的有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。
2.1 熔融法
熔融后急冷，退火后在经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。热处理制度的确定是微晶玻璃生产的关键技术。作为初步的近似估计，最佳成核温度介于Tg 和比它高50℃的温度之间。晶化温度上限应低于主晶相在一个适当的时间内重熔的温度。通常是25℃～50℃。微晶玻璃的理想热处理制度见图1。
图1 微晶玻璃的理想热处理制度
常用的晶核剂有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核剂的选择与基础玻璃化学组成有关，也与期望析出的晶相种类有关。Stooky指出，良好的晶核剂应具备如下性能：(1)在玻璃熔融成形温度下，应具有良好的溶解性，在热处理时应具有较小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2) 晶核剂质点扩散的活化能要尽量小，使之在玻
璃中易与扩散。(3) 晶核剂组分和初晶相之间的界面张力愈小，它们之间的晶格参数之差愈小(σ<±15%)，成核愈容易。复合晶核剂可以起到比单一晶核剂更好核化效果，它主要是起到双碱效应。
熔融法制备微晶玻璃可采用任何一种玻璃的成形方法，如：压制、浇注、吹制、拉制，便于生产形状复杂的制品和机械化生产，但也存在一些问题有待于解决：(1) 熔制温度过高，通常都在1400～1600℃，能耗大。(2) 热处理制度在现实生产中难于控制操纵。(3) 晶化温度高，时间长，现实生产中难于实现。
2.2 烧结法
烧结法是使玻璃粉末产生颗粒粘结，然后经过物质迁移使粉末产生强度并导致致密化和再结晶的过程，烧结的推动力是粉状物料的表面能大于多晶烧结体的晶界能。烧结法制备微晶玻璃的工艺流程如下：
配料→熔制→水淬→粉碎→过筛→成形→烧结→加工
它的优点是：(1) 基础玻璃的熔融温度与熔融法相比较，熔融时间短，温度低，这易于使需要高温才能熔融的玻璃制备微晶玻璃，如用ZrO2增韧的堇青石型微晶玻璃熔制温度高达1650 ℃。(2)玻璃粉末淬后，具有较高的比表面，比熔融法更易晶化，即使基础玻璃整体析晶能力很差也可以通过表面析晶，制得晶相含量较高的微晶玻璃。(3)烧结法一般不用晶核剂。(4) 生产过程易于控制，很容易实现机械化、自动化生产，便于目前建筑陶瓷厂的转型。(5) 产品质量好，成品率高，厚度及规格可变，能够生产大尺寸制品。烧结法制备的微晶玻璃主要集中在CaO—P2O5—SiO2—F，CaO—Al2O3—SiO2—R2O—ZnO，Li2O—Al2O3，MgO—Al2O3—SiO2—PbO—B2O3—ZnO等。
2.3 溶胶—凝胶法
溶胶—凝胶法是低温合成材料的一种新工艺，其原理是将金属有机或无机化合物作为先驱体，经过水解形成凝胶，再在较低温度下烧结，得到微晶玻璃。与熔融法和烧结法不同，溶胶—凝胶法在材料制备的初期就进行控制，材料的均匀性可以达到纳米甚至分子级水平。
近几年来，溶胶—凝胶技术在制备玻璃与陶瓷等先进材料领域中，出现了异常活跃的局面。该方法吸引人之处是其制备温度远低于传统方法，同时可以避免某些组分挥发、侵蚀容器、减少污染；其组成完全可以按照原始配方和化学计量准确获得，在分子水平上直接获得均匀的材料；可扩展组成范围，制备传统方法不能制备的材料。其缺点是：虽然低温节能，但必要的起始物成本高，必然抵消了低温带来的节能效益；长时间的热处理比传统的熔制来讲更耗能量，另外要得到没有絮凝的均匀溶胶也是件困难的事；凝胶在烧结过程中有较大的收缩，制品易变形。利用溶剂—凝胶法近几年来获得了一系列重要的微晶玻璃材料，这类材料在功能材料、结构材料、非线性光学领域展示着重要的应用前景和科研价值。
3 微晶玻璃的应用
微晶玻璃具有很多优异的性能，如：机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、低的介电损耗、电绝缘性好等优越的综合性能；使得这种材料不仅具有较好经济效益，而且有希望代替更具传统性的材料。目前已在许多领域得到广泛的应用。
3.1 机械力学材料上的应用
利用微晶玻璃耐高温、抗热震、热膨胀性可调等力学和热学性能，制造出各种满足机械力学要求的材料。据B. Porher , Amucha 报道，用PVD法把Al2O3—SiO2系微晶玻璃涂层蒸镀到汽车金属轴承上，可提高轴承的耐磨性、表面光滑性和散热性。利用云母的可切削性和定向取向性制备出高强和可切削加工的微晶玻璃。作为机械力学材料的微晶玻璃广泛应用于活塞、旋转叶片、吹具的制造上，同时也用在飞机、火箭、人造地球卫星的结构材料上。
3.2 光学材料上的应用
低膨胀和零膨胀微晶玻璃对温度变化特别不敏感，使其可在随温度改变而要求尺寸稳定的领域得到应用，例如在望远镜和激光器的外壳中的应用。近几年，出现了用锂系微晶玻璃材料制造光纤接头，它比传统使用氧化锆材料相比热膨胀系数和硬度与石英玻璃光纤更为匹配，更易于高精度加工，环境稳定性优良。另有报道说从BaO，B2O3玻璃中经热处理析晶制得含有β2BaB2O4微晶薄膜层的透明陶瓷有望成为一种有前途的新型非线形光学材料。用金、银作核化剂的微晶玻璃具有光学敏感性，可起到“显影”作用。同时在灯泡、透红外仪器上得到广泛应用。
3.3 电子与微电子材料上的应用
微晶玻璃的膨胀系数能从负膨胀、零膨胀，直到具有100 ×10 - 7/ ℃以上的热膨胀系数，使得它能够与很多材料膨胀特性相匹配，可以制得各种微晶玻璃基板、电容器及应用于高频电路中的薄膜电路和厚膜电路，如MgO—Al2O3—SiO2系堇青石基微晶玻璃已应用于电子材料和航空领域。用溶胶—凝胶法制取的铁电微晶玻璃介电常数随温度的增加而减少然后再增加，并且其居里点具有明显的弥散特征的云母微晶玻璃在电子、精密部件、航空领域有广泛的应用前景。极性微晶玻璃是一种新型的功能材料，含有定向生长的非铁电体极性晶体具有压电性能和热释电性能，在水声、超声等领域有广阔的应用前景。
3.4 生物医学材料上的应用
据报道钙铁硅铁磁体微晶玻璃试样在模拟体液中浸泡后，试样表面的硅胶层上生成了能与人体组织良好结合的碳酸羟基磷灰石，具有良好的生物活性和强磁性能，起到人体骨骼和温热治癌作用。以TiO2 (PO4) 3—0. 9Ca3 (PO4) 2为基础的磷酸盐多孔微晶玻璃具有抗菌作用和具有生物梯度的生物微晶玻璃材料。以云母为主晶相的微晶玻璃已成功地应用于脊骨和牙齿的替代物，另有报道，利用抗热冲击微晶玻璃的红外辐射，在医疗保健产品中的应用，利用载有银离子以LiTi2(PO4)3为骨架的磷酸盐多孔微晶玻璃的抗菌剂方面的应用，利用氧化锆增韧的CaO—Al2O3—SiO2系微晶玻璃有望作为一种新型的牙科材料进一步研究。
3. 5 化学化工材料上的应用
微晶玻璃的化学稳定性好，几乎不被腐蚀的特性广泛地应用于化工上。如：Na2O—AlO2O3—SiO2系霞石微晶玻璃随酸溶液的变化存在一个极值区域，当碱溶液浓度较大时，失重几乎与浓度变化无关。在控制污染和新能源应用领域也找到了用途，如微晶玻璃用于喷射式燃烧器中消除汽车尾气中的碳氢化合物；在硫化钠电池中作密封剂；在输送腐蚀性液体中作管道和槽等。
3.6 建筑材料上的应用
建筑微晶玻璃作为新型绿色装饰材料，在世界上成为最具有发展前景的建筑装饰材料。广泛应用于大型建筑和知名重点工程，其装饰效果和理化性能均优于玻璃、瓷砖、花岗石和大理石板材；莫氏硬度615～710，抗弯强度50～60MPa，抗压强度>500MPa，体积密度2165～2170，吸水率0，耐酸耐碱性、抗冻性耐污染性能优异，无放射性污染，镜面效果良好。微晶玻璃具有高的强度，封闭气孔，低的吸水性和热导性，质轻可作为结构材料、热绝缘材料。
3.7 其它材料上的应用
泡沫微晶玻璃作为结构材料、热绝缘材料和纤维复合增韧微晶玻璃都得到了广泛研究和应用。核工业方面，微晶玻璃被用于制造原子反应堆控制棒上的材料、反应堆密封剂、核废料存储材料等方面。另外，1977年Scharch. KE 和Ash2bee.KHG发现云母微晶玻璃有记忆效果，开辟了微晶玻璃在记忆材料领域的应用。
参考文献
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[6 ] 汤李缨等. 高岭土尾矿微晶玻璃晶化温度与硬度的研究.山东建材. 1999 (1) :15～16
[7 ] 肖兴成等. 钛渣微晶玻璃晶化工艺的研究. 27 (2) :7～11
浅谈微晶玻璃
浅谈微晶玻璃 摘要微晶玻璃是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。微晶玻璃具有很多优异的性能，这些特性一般都超过了普通的金属材料、有机材料及无机非金属材料。这些优异的性能使微晶玻璃受到了极大的欢迎。 关键词微晶玻璃组成结构制备工艺应用发展 1引言 微晶玻璃(Glass-ceramic)又名玻璃陶瓷，它是指将加有形核剂（个别可不加）的特定组成的基础玻璃，通过控制结晶变成具有一种或多种微晶体和残余玻璃相的复合材料，即在非晶态的玻璃内均匀分布着大量（体积百分比约占95%～98%）的随机取向的微小陶瓷晶体（通常小于10μm）。同原始玻璃相比,微晶玻璃的特点是无脆性、强度高、化学稳定性好、热稳定性和硬度比较高,并具有一些特殊的性能；与大理石、花岗岩相比,由于其组成是均匀细小晶体,因此其机械性能、耐化学腐蚀、硬度等主要物化性能均优于大理石、花岗岩,因此具有广泛的发展前途和应用价值,用它来代替天然和人造大理石已逐步成为时代的趋势[1]。我国对微晶玻璃的研究起步于上世纪的八十年代初,经过二十多年的开发,微晶材料的生产工艺基本上已趋于成熟,进人了实用阶段。它主要用做建筑装饰材料、飞机、火箭、卫星等结构材料,医疗、化工等防腐材料以及军事上,如激光制导材料等。 2 微晶玻璃的组成与结构 2.1 组成 与一般玻璃不同,微晶玻璃的组成应分解为： （1）玻璃的总体化学组成,它应未微晶化的玻璃的化学组成一致； （2）各相的化学组成,它包括析出的各晶相和残余玻璃组的化学组成。首先应指出,仅有一定范围的组成能符合制备微晶玻璃的要求。一般都应含有一定量的玻璃形成剂。SiO2 ,B2O8等。其作用在于使玻璃易于晶化而易于引起分，以间接促进核化与晶化。虽然对分相的作用见解分岐,但一般认为,选择亚稳分相附近的组成有益于微晶化。此外,许多种添加剂的引入,会起到晶核剂的作用,促进玻璃的整体晶化。晶核剂及其作用机理的研究是微晶玻璃组成研究的一个重要问题。而在网络外体中往往需引入具有小离子半径、大场强的Li+,Mg2+和Zn2+等。其作用在于使玻璃易于晶化或易于引起分相,以间接促进核化与晶化,同时选择亚稳分相附近的组成有益于微晶化。此外,许多种添加剂的引入,如TiO2、ZrO2、Cr2O3等,会起到晶核剂的作用,促进玻璃的整体晶化。为了保证重新热处理过程中易于整体晶化,在组成设计时必须使玻璃具有适合的粘度—温度曲线[2]。 2.2 结构 材料的外观性能取决于它的内在结构。微晶玻璃的结构包括晶相和玻璃相的组成、数量和它们的相对比例,因此其性能既取决于玻璃的组成又取决于它的晶化工艺,因为晶体的种类
透明微晶玻璃、黑色微晶玻璃、耐高温微晶玻璃
透明微晶玻璃、黑色微晶玻璃、耐高温微晶玻璃 耐高温玻璃——透明微晶玻璃、黑色微晶玻璃(英文名Glass Ceramic，也称玻璃陶瓷) 材料提供：国产微晶玻璃，常规最大尺寸350*450*4mm，也可以选择进口微晶玻璃，常规最大尺寸1954*1100,2100*1266，厚度4\5。 透明微晶玻璃介绍： 由于其极低的热膨胀度，透明微晶玻璃不会受高温(760℃）的影响，也不受显著温度变化或温度差异的影响，且十分优越的耐热冲击性能。另外，透明微晶玻璃具有良好的热辐射，特别是短波红外辐射透过性。而正是在为火炉燃烧过程中释放的强烈热辐射为我们带了舒适暖意。 因此，微晶玻璃特别知合应用在既有高热能又需要良好透光性的场合，作为室内加热装置（如壁炉和火炉）的观察窗。 图 1 透明微晶玻璃 150 999 63668
产品应用： ?室内加热/取暖器的视窗面板（燃油/燃气室内取暖器/炉、传 统燃料的室内取暖器/炉） ?红外辐射加热/取暖器的面板 ?加热电暖炉的盖板玻璃 ?反光杯和高性能泛光照明灯的盖板 ?红外烘干器的盖板 ?投影仪的保护盖片 ?隔紫外线护罩 ?烤肉/烧烤设备的面板 ?大功率泛光灯和反射器上耐高温的面板 加工：①切割、②倒角、③钻孔、④丝印、⑤镀膜 黑色微晶玻璃面板说明： 由特殊微晶玻璃制成，该材料的最大特点是：可耐高达750℃的急剧升温。微晶玻璃面板非常环保，不含砷、锑等有毒重金属。它的主要原料是石英，这种原料在自然界取之不尽、用之不竭。 黑色微晶玻璃灶具面板非常坚固、耐受冲击，经久耐用。灶具面板横向热传导低，靠近烹调区的地方温度相对较低，热量会直接传导至烹饪锅具。 图 2 黑色微晶玻璃 150 999 63668
微晶玻璃的制备方法与应用
X X X X 大学 材料制备原理课程论文 题目微晶玻璃的制备方法与应用 学院材料科学与工程学院 专业班级无机072 学生姓名 2010 年 6 月11 日
微晶玻璃的制备方法与应用 摘要：微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。 关键词：微晶玻璃；制备；应用 1.引言 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.制备方法 微晶玻璃的制备方法根据其所用原材料的种类、特性、对材料的性能要求而变化，主要的有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。 2.1 熔融法 熔融后急冷，退火后在经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。热处理制度的确定是微晶玻璃生产的关键技术。作为初步的近似估计，最佳成核温度介于Tg 和比它高50℃的温度之间。晶化温度上限应低于主晶相在一个适当的时间内重熔的温度。通常是25℃～50℃。微晶玻璃的理想热处理制度见图1。 图1 微晶玻璃的理想热处理制度 常用的晶核剂有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核剂的选择与基础玻璃化学组成有关，也与期望析出的晶相种类有关。Stooky指出，良好的晶核剂应具备如下性能：(1)在玻璃熔融成形温度下，应具有良好的溶解性，在热处理时应具有较小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2) 晶核剂质点扩散的活化能要尽量小，使之在玻
微晶玻璃成分
微晶玻璃的化学组成 微晶玻璃的化学组成包括基础玻璃成分和成核剂两部分.为了满足玻璃的形成和工艺要求,基础玻璃成分一般都含有一定量的SiO2、B2O3、P2O5和以【AlO4】形式存在的Al2O3等玻璃网络形成体，以【AlO6】形式存在的Al2O3和ZnO等玻璃网络中间体及包括碱金属与碱土金属氧化物在内的玻璃网络调整体。而为了获得无气泡的基础玻璃，通常在基础玻璃组分中引入一定量的澄清剂（如Na2SO4/C、Sb2O3、Na2SiF6等）。此外，为了诱导或促进基础玻璃在热处理过程中的晶核形成，促进玻璃的整体晶化，通常需要引入成核剂。根据基础玻璃成分，可将微晶玻璃分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐和磷酸五大系统。成核剂可以分成三大类：一类是Au、Ag、Cu、Pt、Ru等贵金属盐类物质，当这里物质与玻璃配合料一起熔融时，贵金属元素在高温时以离子状态存在，而在低温下则分解还原成贵金属原子，这些原子经过一定的热处理将在玻璃结构中形成高度分散的金属晶体颗粒，从而实现诱导析晶。另一类是阳离子电荷高、场强大、积聚作用强的氧化物，如ZrO2、TiO2、P2O5等，这三种物质对玻璃的成核作用有所不同。一般认为，ZrO2的成核作用是先从母体玻璃中析出富含锆氧的微不均匀区，进而诱导母体玻璃成核；TiO2的成核作用是先从母体玻璃中析出富含钛酸盐相（无定形态），在一定条件下，这种液相将转变成结晶相，进而使母体玻璃形成晶核；P2O5与前两种成核剂的作用机制不同，由于P5+的场强比Si4+大，有加速硅酸盐玻璃分相的作用，从而促使玻璃核化。ZrO2、TiO2与P2O5是制备微晶玻璃最常用的三种成核剂，除此之外，Cr2O3、Fe2O3等也可作为成核剂使用，但由于它们能使玻璃着色，故很少采用。还有一类成核剂是氟化钙（CaF2）、冰晶石（Na2AlF6）、氟硅酸钠（Na2SiF-6）和氟化镁（MgF2）等氧化物。一般认为氟的加入起减弱玻璃结构的作用，用F-取代O2-造成硅氧网络结构的断裂，这是氟化物诱导玻璃成核的主要原因。另外，当氟含量大于2%~4%时，氟化物就会在冷却（或热处理）过程中从熔体中分离出来，形成细结晶状的沉淀物而引起玻璃乳浊（分相），从而促使玻璃成核。
微晶玻璃
二硅酸锂微晶玻璃材料综述 何志龙-3112007045 （金属材料强度国家重点实验室， 西安交通大学材料科学与工程学院，西安710049） 摘要：微晶玻璃以其优异的力学、化学、生物等性能，在国防、航空、建筑、电子、光学、化工、机械及医疗等领域作为结构材料、技术材料、光学材料、电绝缘材料等而获得广泛应用，吸引了许多研究者的关注。本文在参考学习了诸多相关文献的基础上，对微晶玻璃材料的制备、性能、应用及研究进展进行了论述，列举了人们在该领域取得的重要研究进展，以及微晶玻璃材料领域存在的研究难题。 关键词：晶化，微晶玻璃，综述，非均匀成核 1 研究背景与意义 自从1957年，美国康宁公司著名玻璃化学家S.D.Stookey研制出第一种微晶玻璃以来，微晶玻璃就凭借其组分广泛、性能优异、品种繁多而著称。由于析出的晶粒尺寸可控，与界面结合强度高，抗弯强度可以达到200MPa以上，大量微晶玻璃体系涌现出来，它们的形成机制也得到大量深入研究。 微晶玻璃又称玻璃陶瓷，它是将某些特定组成的基础玻璃，在一定温度下进行控制晶化，制得的一种同时含有微晶相和玻璃相的多晶固体材料。在热处理过程中，基础玻璃内部产生晶核及晶体长大，因为析出的晶体非常小，被称作微晶玻璃。 微晶玻璃既不同于陶瓷，也不同于玻璃。微晶玻璃与陶瓷的不同之处是：玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或易产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外，大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的。微晶玻璃与玻璃的不同之处在于微晶玻璃是微晶体（尺寸为0.1-0.5μm）和残余玻璃组成的复相；而玻璃则是非晶态或无定形体。微晶玻璃可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体，而玻璃一般是各种颜色、透光率各异的透明体。 2 微晶玻璃分类 按照基础玻璃的组成，微晶玻璃主要有以下四大类： （1）硅酸盐类微晶玻璃 由碱金属、碱土金属的硅酸盐晶相组成，主晶相有：透辉石、顽辉石、硅灰石、二硅酸锂等，这些晶相的种类影响微晶玻璃的性能。其中，最早研究的矿渣微晶玻璃和光敏微晶玻璃属此类。
可加工微晶玻璃
微晶玻璃陶瓷性能指标 可加工微晶玻璃陶瓷是以合成云母为主晶相的氟金云母微晶玻璃，主要成分是氟金云母(Mg3K[AlF2O(SiO3)3]).和以二氧化硅为主要成分的玻璃组成。材料类似MACOR。性能基本一致。 可加工陶瓷性能表:(Machinable Glass Ceramic)
可加工陶瓷，其定义为：可以用对金属加工的工具和器械对其进行钻孔、车削、铣削、攻丝等加工并获得精密尺寸的陶瓷材料。 我公司生产的可加工陶瓷MACRE㊣是一种多晶复相材料，是以合成云母微晶为主晶相的微晶玻璃。该材料又叫微晶玻璃陶瓷。这种材料颜色洁白，组织致密。微晶量占总体积的50%以上，微晶颗粒在5ν—20μ之间。它是七十年代出现的新材料，有一系列优良特性，有广泛的用途。可加工陶瓷有较高的机械强度,优良的介电性质和热性能，良好的化学稳定性。可加工陶瓷的最突出的特点是良好的可加工性。它可采用通用的金属加工设备进行车、铣、刨、锯、磨、切、攻丝等加工成形状复杂的各种零件，且能达到相当高的加工精度。不需要特殊的刀具和设备。 可加工陶瓷材料有优良的电绝缘性能（电击穿达到40KV/A每毫米），较高的机械强度，耐急冷急热性（耐零下200度到800度急冷急热，在焊接夹具、光学玻璃成型模具等方面广泛使用）。其耐腐蚀性也优于普通陶瓷，其优良耐腐蚀性使其应用于各类化工设备中，相对聚四氟乙烯，它更耐腐蚀，不老化，使用寿命长。可加工陶瓷真空放气率极低（广泛应用于各类真空设备、光伏真空镀膜设备等），另可加工陶瓷在电磁方面也性能优良，现已大规模用做各类线圈骨架，典型应用在导弹陀螺仪器线圈骨架，我公司已为二炮提供各类导弹陀螺仪线圈骨架十多年。获得多家军工单位一致好评。 可加工陶瓷最突出的特点在于它的可加工性，能满足高精度技术要求，无需开模，直接加工成型，大大缩减设计及加工周期。可加工陶瓷能灵活的应用于各种需要形状复杂、精度要求高、成型难度大、（如各种陶瓷薄壁、陶瓷螺纹等）的结构陶瓷件之场合。
微晶玻璃
微晶玻璃 摘要：本文介绍了微晶玻璃与普通玻璃和陶瓷的区别，通过分析组成将其分类。 同时描述了微晶玻璃的制备，性质，应用，浅析其发展趋势。 关键词：微晶玻璃组成制备性能应用 Abstract：This paper introduces the difference between microcrystalline glass and common glass and ceramics. Through the analysis of composition classified microcrystalline glass. At the same time, also describe microcrystalline glass’s preparation, property and application. Analysisthe trend of its development. Keywords: Microcrystalline glass preparation property application trend 1 前言 微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃，是综合玻璃，是一种外国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。但晶玻璃既不同于陶瓷，也不同于玻璃。微晶玻璃与陶瓷的不同之处是：玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外，大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的[1]。微晶玻璃与玻璃的不同之处在于微晶玻璃是微晶体（尺寸为0.1～0.5μm）和残余玻璃组成的复相材料；而玻璃则是非晶态或无定形体。另外微晶玻璃可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体，而玻璃一般是各种颜色、透光率各异的透明体。 2分类及其组成 目前，问世的微晶玻璃种类繁多，分类方法也有所不同。通常按微晶化原理分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃；按基础玻璃的组成分为硅酸盐系统、铝硅酸盐系统、硼硅酸盐系统、硼酸盐和磷酸盐系统；按所用原料分为技术微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和矿渣微晶玻璃（用工矿业废渣等为原料）；按外观分为透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；按性能又可分为耐高温、耐腐蚀、耐热冲击、高强度、低膨胀、零膨胀、低介电损耗、易机械加工以及易化学蚀刻等微晶玻璃以及压电微晶玻璃、生物微晶玻璃等 晶玻璃的组成在很大程度上决定其结构和性能。按照化学组成微晶玻璃主要分为四类：硅酸盐微晶玻璃，铝硅酸盐微晶玻璃，氟硅酸盐微晶玻璃，磷酸盐微晶玻璃。 2.1 硅酸盐微晶玻璃 简单硅酸盐微晶玻璃主要由碱金属和碱土金属的硅酸盐晶相组成，这些晶相的性能也决定了微晶玻璃的性能。研究最早的光敏微晶玻璃和矿渣微晶玻璃属于 这类微晶玻璃。光敏微晶玻璃中析出的主要晶相为二硅酸锂（Li 2Si 2 O 5 ），这种晶 体具有沿某些晶面或晶格方向生长而成的树枝状形貌，实质上是一种骨架结构。
微晶玻璃
海南大学2012-2013学年度第2学期《功能材料学》论文 题目：微晶玻璃的光学应用 姓名： 学号： 20100607310014 学院：材料与化工学院 专业班级： 10理科实验班
微晶玻璃的光学应用 刘涛 20100607310014 摘要：微晶玻璃也叫做玻璃陶瓷，是玻璃经过晶化处理得到的部分结晶态的物质，它兼具玻璃和陶瓷的优良性质，比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强，因而广泛用于建筑、航天等各个领域。中国稀土资源丰富，由于稀土离子特殊的4f电子层结构使其具有许多优越的性能，目前稀土发光材料引起了全世界的广泛关注。微晶玻璃的高透过性和优越的机械性能使其能够做为稀土元素的良好基质，制成的稀土掺杂发光微晶玻璃广泛应用于荧光设备、激光、波导激光、上转换材料等领域，具有重要的现实意义。 关键词：微晶玻璃稀土元素光学应用 一、固体发光过程 发光是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转换为非平衡辐射的现象。当物质受到外界能量(如光照、外加电场或电子束轰击等)的激发后，吸收外界能量而处于激发态，它在跃迁返回基态的过程中，吸收的能量会通过光或热的形式释放出来，如果这部分能量以光的电磁波形式辐射出来，即为发光。图1所示即为发光的过程[1]： 图1：发光的过程示意图 激活剂A吸收激发光的能量被激发(EXC)，由基态A变为激发态A*，然后又回到基态(R)，并发出光(EM)[2]。 二、发光材料的应用及稀土掺杂微晶玻璃的优点
发光材料在人们日常生活中有着重要的应用，从照明、显像到医学、放射学等领域，无不存在着发光材料的身影。在发光材料的发展中，稀土掺杂的发光材料格外引人注目，由于稀土离子特殊的4f电子层结构，决定其具有许多优越的性能：物理化学性质稳定、耐高温、可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用；荧光寿命宽泛，可以跨越纳秒到毫秒6个数量级；发光颜色度纯、转换效率高、发射波长分布区域宽等。这些优异的性能使得稀土发光材料广泛应用于荧光设备、激光、波导激光、上转换材料等领域[3]。 稀土掺杂的基质材料一般为晶体，也可以是非晶态玻璃材料，晶体和玻璃作为稀土掺杂发光材料的基质各有优缺点，发光玻璃保证了发光光材料的稳定性，但是与同组成的晶体材料相比，发光玻璃的发光强度弱，转换效率也比较低[4]，而微晶玻璃作为一种晶态和非晶态共存的材料，兼具了晶体发光材料优异的发光性能及玻璃材料的优异特性，其内部晶相能够保持发光晶体材料原有的发光性能，其熔制时的液体状态亦能够保证其均匀性，微晶玻璃亦具有良好的稳定性及可加工性，具有重要的研究价值。 三、微晶玻璃的分类、制备及显微结构 1、微晶玻璃的分类 按照玻璃陶瓷的化学组成来讲，玻璃陶瓷分为四大类：硅酸盐玻璃陶瓷、铝硅酸盐玻璃陶瓷、氟硅酸盐玻璃陶瓷、磷酸盐玻璃陶瓷[12] 。 1.1 硅酸盐玻璃陶瓷 硅酸盐玻璃陶瓷主要是由碱金属和碱土金属两部分组成，主晶相为硅酸盐，晶相可以决定玻璃陶瓷的性能[13]。硅酸盐玻璃陶瓷可分为两种：光敏玻璃陶瓷和 矿渣玻璃陶瓷。光敏玻璃陶瓷是以二硅酸锂(Li 2Si 2 O 5 )为主晶相的，这种晶体是 一种骨架结构[14]，形貌像树枝，因为它的晶体生长方向是沿某些晶面，或者晶格 方向。而矿渣玻璃陶瓷主晶相则为硅灰石(CaSiO 3)和透辉石[Ca Mg(SiO 3 ) 2 ]。透 辉石因为其结构的特殊性，比硅灰石更加耐磨，耐腐烛，强度也更高。 1.2 铝硅酸盐玻璃陶瓷 铝硅酸盐玻璃陶瓷包括Li 2O—Al 2 O 3 —SiO 2 系统、MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 系统、Na 2 O
微晶玻璃生产工艺的设计说明
铁尾矿微晶玻璃生产工艺 1．微晶玻璃概述 微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又称微晶玉石或瓷玻璃。是综合玻璃，是一种外国刚刚开发的新型的建筑材料，它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和瓷的双重特性，普通玻璃部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比瓷的亮度高，比玻璃韧性强。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，故又被称为环保产品或绿色材料。 微晶玻璃集中了玻璃、瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和瓷，可用於建筑幕墙及室高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.利用铁尾矿制备微晶玻璃生产工艺 2.1生产原料及设备 生产原料包括：铁矿尾矿(铁尾矿)、方解石、氧化铝、菱镁矿、纯碱、硼酸、碳酸钡等。仪器设备采用LCT-2型差热分析仪、日立S-450扫描电镜、D/MAX-3C 型X衍射仪、EDAX一9100型能谱分析仪、KZJ5000- l型电动抗折仪等。 2.1.1铁尾矿形貌及成分 铁矿尾矿颜色呈青白色，粒度较细，颗粒小于40目，可以清晰观察到尾矿中含有的晶莹洁白的石英颗粒，尾矿中泥土含量较少，是理想砂质尾矿。该铁矿尾矿经扫描电镜观察及能谱分析，其尾矿形貌特征见图l，能谱图见图2，成分检测结果见表1。
图1 铁矿尾矿形貌特征图2 铁矿尾矿能谱图 表1铁矿尾矿的化学组成 % 2.1.2玻璃系统的确定 由表1可见其中主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3，并且含有一定量的CaO、MgO、K2O、Na2O。该尾矿中的铁含量过高；在铁矿尾矿成分改性的研究，添加适量的CaO、MgO，使之形成CaO—MgO—Al2O3一SiO2系统玻璃。并且在玻璃成分中引入少量的BaO、B2O3，降低高温粘度，有助于降低熔化温度，并加人少量硫磺，使部分铁转化成硫化亚铁，有助于晶化。 2.2晶核剂 通过确定尾矿的CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃系统，晶核剂的选择应与基础玻璃系统密切相关。采用Cr2O3、TiO2做晶核剂。由于铬尖晶石的晶格常数为a0=8.086×10-10m，透辉石晶格常数a=9.73×10-10m,b=8．89×10-10m，c=5.25×10-10m，其a、b 值与铬尖晶石a0相匹配，易在熔体形成透辉石晶体；TiO2金红石晶格常数3c=8.88×10-10m与β-硅灰石a=7.94×10-10m比较接近，易在TiO2周围形成β-硅灰石。Cr2O3在CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃中溶解度较低，不足以形成大量晶胚，其单独作为晶核剂效果不好；若同时引入TiO2晶核剂，可以更好地诱导硅灰石晶体产生，本工艺采用了复舍晶核剂．w(Cr2O3)=1.5％，w(Ti02)=2.5%。经过试验，最终摸索出一个铁矿尾矿添加量较多的微晶玻璃矿物配方和化学组成(见表2、3)。 表3 铁矿尾矿微晶玻璃化学成分 %
微晶玻璃简述
微晶玻璃简要概述 刘帅聪 （无机非金属材料工程1301班,湖南工学院材料与化学工程学院 湖南衡阳 421002） 摘要 微晶玻璃是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。 关键词微晶玻璃特点制备工艺应用发展 Brief Introduction of Glass - Ceramics Shuai Cong Liu （Inorganic Nonmetallic Materials Engineering1301class，Hunan Institute of TechnologyDepartment of Material and Chemical Engineering Hunan Hengyang 421002） Abstract： Crystalline glass is a composite solid material containing a large amount of microcrystals and vitreous bodies obtained by controlling crystallization during the heating process by the base glass or other materials. Because of its high mechanical strength, adjustable thermal expansion, good thermal shock resistance, chemical resistance, low dielectric loss, good electrical insulation properties such as superior performance, has been widely used in many fields. Key words： glass - ceramics, characteristics, preparation technology, application development
微晶石分类及优缺点
微晶石培训资料 微晶石是一种采用天然无机材料，运用高新技术经过两次高温烧结而成的新型绿色环保高档建筑装饰材料。具有板面平整洁净，色调均匀一致，纹理清晰雅致，光泽柔和晶莹，色彩绚丽璀璨，质地坚硬细腻，不吸水防污染，耐酸碱抗风化，绿色环保、无放射性毒害等优质素质。这些优良的理化性能都是天然石材所不可比拟的。各种规格的、不同颜色的平面板、弧型板可用于建筑物的内外墙面、地面、圆柱、台面和家具装饰等任何需要石材建设、装饰的地点。 微晶石作为新型建筑材料，逐渐走入人们的家庭，根据微晶石的原材料及制作工艺，可以把微晶石瓷砖为三类：无孔微晶石、通体微晶石、复合微晶石。 无孔微晶石 无孔微晶石也称人造汉白玉，是一种多项理化指标均优于普通微晶石、天然石的新型高级环保石材，其色泽纯正、不变色、无辐射、不吸污、硬度高、耐酸碱、耐磨损等特性。其最大的特点是：通体无气孔、无杂斑点、光泽度高、吸水率为零、可打磨翻新。祢补了普通微晶石，天然石的缺陷。适用于外墙、内墙、地面、圆柱、洗手盆、台面等高级装修场所。 通体微晶 通体微晶石亦称微晶玻璃，是一种新型的高档装饰材料。它是以天然无机材料、采用特定的工艺、经高温烧结而成。具有无放射、不吸水.不腐蚀.不氧化.不褪色.无色差.不变形、强度高、光泽度高等优良特性。 微晶石之所以性能优于天然花岗石、大理石、合成石及人造大理石，与他所含的物质成分及成型有关。花岗石是由石英、长石、云母等颗粒组成。石英的硬度很高,但云母的强度却很低,受自然形成的限制，颗粒之间缺少强力的结合物质。因此，花岗石的强度受到影响，而表面颗粒的剥落又降低了石材的光泽度，而且易滑。 大理石是沉积岩，组成大理石的细微颗粒之间没有熔融结合物质，所以强度更低。另外，大理石的主要成分是碳酸钙，大气中的二氧化碳和化学湿气、酸雨等都会侵蚀。因此，大理石不但易破损，更易污染，出现色差、色斑。 人造大理石、合成石是以有机高分子树脂为基料，混入石粉压制成型，因此，易磨损、易老化、易褪色、温度变化后易变形，强度低。 微晶石是选取花岗石中的几种主要成分经高温，从特殊成分的玻璃液中析出特殊的晶相。因此，具有很高的硬度和强度，在成型过程中又经过二次的高温熔融定型，因此，没有天然石材形成的纹理，所以既不易断裂、不吸水,又不怕侵蚀和污染,光泽度也高.装饰后不会出现色差、泛碱、吐汁等现象。不需保养维护。
微晶玻璃 第一章
1 绪论 1.1 微晶玻璃的定义 1.1.1 定义及特性 微晶玻璃（glass-ceramic）又称玻璃陶瓷，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。 玻璃是一种非晶态固体，从热力学观点看，它是一种亚稳态，较之晶态具有较高的内能，在一定的条件下，可转变为结晶态。从动力学观点看，玻璃熔体在冷却过程中，黏度的快速增加抑制了晶核的形成和长大，使其难以转变为晶态。微晶玻璃就是人们充分利用玻璃在热力学上的有利条件而获得的新材料。 微晶玻璃既不同于陶瓷，也不同于玻璃。微晶玻璃与陶瓷的不同之处是：玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域，通过成核和晶体生长而产生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外，大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的。微晶玻璃与玻璃的不同之处在于微晶玻璃是微晶体（尺寸为0.1～0.5μm）和残余玻璃组成的复相材料；而玻璃则是非晶态或无定形体。另外微晶玻璃可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体，而玻璃一般是各种颜色、透光率各异的透明体。 尽管微晶玻璃的结构、性能及生产方法与玻璃和陶瓷都有一定的区别，但是微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又具有陶瓷的多相特征，集中了玻璃和陶瓷的特点，成为一类独特的新型材料。 微晶玻璃具有很多优异的性能，其性能指标往往优于同类玻璃和陶瓷。如热膨胀系数可在很大范围内调整（甚至可以制得零膨胀甚至是负膨胀的微晶玻璃）；机械强度高；硬度大，耐磨性能好；具有良好的化学稳定性和热稳定性，能适应恶劣的使用环境；软化温度高，即使在高温环境下也能保持较高的机械强度；电绝缘性能优良，介电损耗小、介电常数稳定；与相同力学性能的金属材料相比，其密度小但质地致密，不透水、不透气等。并且微晶玻璃还可以通过组成的设计来获取特殊的光学、电学、磁学、热学和生物等功能，从而可作为各种技术材料、结构材料或其他特殊材料而获得广泛的应用。 微晶玻璃的性能主要决定于微晶相的种类、晶粒尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。以上诸因素，又取决于原始玻璃的组成及热处理制度。热处理制度不但决定微晶体的尺寸和数量，而且在某些系统中导致主晶相的变化，从而使材料性能发生显著变化。另外，晶核剂的使用是否适当，对玻璃的微晶化也起着关键作用。微晶玻璃的原始组成不同，其主晶相的种类不同，如硅灰石、β-石英、β-锂辉石、氟金云母、尖晶石等。因此通过调整基础玻璃成分和工艺制度，就可以制得各种符合性能要求的微晶玻璃。 1.1.2 微晶玻璃的种类 目前，问世的微晶玻璃种类繁多，分类方法也有所不同。通常按微晶化原理分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃；按基础玻璃的组成分为硅酸盐系统、铝硅酸盐系统、硼硅酸盐系统、硼酸盐和磷酸盐系统；按所用原料分为技术微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和矿渣微晶玻璃（用工矿业废渣等为原料）；按外观分为透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；按性能又可分为耐高温、耐腐蚀、耐热冲击、高强度、低膨胀、零膨胀、低介电损耗、易机械加工以及易化学蚀刻等微晶玻璃以及压电微晶玻璃、生物微晶玻璃等。表1-1列出了常用微晶玻璃的基础组成、主晶相及其主要特性。 表1-1常用微晶玻璃的组成、主晶相及主要特性
CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备
毕业论文 题目：CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备 学生姓名：周旋 学号：06652110 班级：066521 专业：建筑装饰材料及检测 指导老师：朱国平 东华理工大学高等职业技术学院 二零零九年六月
CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃的制备 周旋 （东华理工大学） 摘要:通过烧结法制得 CaO - Al2O3- SiO2系统微晶玻璃样品 ,对样品进行了化学分析、X - 射线衍射分析、扫描电镜分析和偏光显微镜分析 ,确定其主晶相为硅灰石(CaSiO3) ,晶粒形貌为棒状、柱状 ,晶粒大小为 0.2～0.3μm ,晶相含量为35%～40%。 关键词:烧结法；CaO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃；微观结构；硅灰石 Composition and Microstructure of CaO - Al2O3 - SiO2 Glass - Ceramics zhou xuan （East China Institute Of Technology） Abstract:The CaO-Al2O3-SiO2 glass-ceramics samples obtained by sintering at low temperatures have been analyzed by chemical analysis,XRD,SEM. The result s show that dominant crystalline phase is wollastonite (CaSiO3),and the shape of the wollastonite crystals is neadle-like and their sizes are 0.2 - 0.3 um,as well as the content of the crystals is within 35 % - 40 %. Key words :sintering;CaO-Al2O3-SiO2glass-ceramics ;microst ructure ; wollastonite.
1.3.1阅读文献资料—5.微晶玻璃的制备与应用重点
微晶玻璃的制备与应用 【摘要】玻璃陶瓷（glass-ceramics）又称微晶玻璃。是综合玻璃，玻璃陶瓷和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而玻璃陶瓷像陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，玻璃陶瓷比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。 【关键字】玻璃陶瓷；可切削玻璃陶瓷；分相；结晶化；晶核剂 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 1制备方法 微晶玻璃的制备方法根据其所用原材料的种类、特性、对材料的性能要求而变化，主要的有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。 1.1熔融法 熔融后急冷，退火后在经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。热处理制度的确定是微晶玻璃生产的关键技术。作为初步的近似估计，最佳成核温度介于Tg 和比它高50℃的温度之间。晶化温度上限应低于主晶相在一个适当的时间内重熔的温度。通常是25℃～50℃。 常用的晶核剂有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核剂的选择与基础玻璃化学组成有关，也与期望析出的晶相种类有关。Stooky指出，良好的晶核剂应具备如下性能：(1)在玻璃熔融成形温度下，应具有良好的溶解性，在热处理时应具有较小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2) 晶核剂质点扩散的活化能要尽量小，使之在玻璃中易与扩散。(3) 晶核剂组分和初晶相之间的界面张力愈小，它们之间的晶格参数之差愈小(σ<±15%)，成核愈容易。复合晶核剂可以起到比单一晶核剂更好核化效果，它主要是起到双碱效应。 熔融法制备微晶玻璃可采用任何一种玻璃的成形方法，如：压制、浇注、吹制、拉制，便于生产形状复杂的制品和机械化生产，但也存在一些问题有待于解决：(1) 熔制温度过高，通常都在1400～1600℃，能耗大。(2) 热处理制度在现实生产中难于控制操纵。(3) 晶化温度高，时间长，现实生产中难于实现。 1.2烧结法 烧结法制备微晶玻璃材料的基本工艺为将一定组分的配合料，投入到玻璃熔窑当中，在高温下使配合料熔化、澄清、均化、冷却，然后，将合格的玻璃液导入冷水中，使其水淬成
实验八玻璃材料的制备与性能测试
玻璃材料的制备与性 能测试 学校：吉林化工学院 班级：材化1001 姓名：+++++ 学号：+++++++ 指导教师：陈+++
题目：建筑装饰用微晶玻璃的研制 文献综述 摘要：微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能，已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。 关键词：微晶玻璃；制备；应用 前言 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化：当玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体，晶相孤立地均匀地分布在其中；当玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状；当玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途
的21世纪的新型材料。微晶玻璃是由特定组成的基础玻璃在一定温度下控制结晶而制得的晶粒细小并均匀分布于玻璃体中的多晶复合材料。与玻璃、陶瓷相比较,其结构和性质均不相同, 微晶玻璃的性质由其中的结晶相矿物组成与玻璃的化学组成及其数量决定的[ 1 ]。因此,它集中了玻璃、陶瓷两者的特点,故又称之为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。 一、微晶玻璃在国内外应用和市场情况 建筑微晶玻璃自1959年试验成功后,在世界各国得到了飞速发展。在欧美,最先作为建筑装饰材料而进行工业化生产的是矿渣微晶玻璃和岩石微晶玻璃[ 2 ]。前苏联于20世纪60年代中期就报导了炉渣微晶玻璃作为建材已实用化; 捷克斯洛伐克于20世纪70年代初,通过熔融铸造玄武岩,制成了耐磨性地板材料;美国于20世纪70年代初生产出了建筑岩石微晶玻璃装饰板。在亚洲,日本是开发建筑用微晶玻璃最早的国家,主要采用熔融烧结法进行建筑用微晶玻璃人造大理石的生产,生产技术和产品质量都代表了微晶玻璃装饰板的世界先进水平。韩国紧跟日本之后生产出了高档微晶玻璃装饰板。我国对微晶玻璃装饰材料的研制开发始于20世纪70 年代中期, 发展较快, 现已初具规模。在研发初期,大多采用浇注法整体晶化的方法来生产微晶玻璃板, 但发现热处理过程中易出现变形和开裂, 产品质量很不稳定, 生产成本高[ 3 ]。20世纪90年代初,在借鉴国外发达国家( 主要是日本)的先进经验的基础上, 采用熔融烧结法研5 1宝钢技术2010年第制开发的微晶玻璃装饰板生产技术取得了突破性进展,成功地解决
XRD在微晶玻璃方面的应用详解
XRD在微晶玻璃方面的应用 （华南理工大学材料科学与工程学院，广州） 摘要：本文通过综述了X射线衍射在微晶玻璃方面的应用，突出了XRD在微晶玻璃 领域的重要性和有效性。 关键字：X射线衍射；微晶玻璃；应用 Abstract：This article through summarized the X-ray diffraction in the glass ceramics aspect application, has highlighted XRD in the glass ceramics domain importance and the validity. Keywords：the X-ray diffraction，glass ceramics，application 0 引言 微晶玻璃,又名玻璃陶瓷,是将加有成核剂(个别也可不加) 的特定组成的基础玻璃,经热处理工艺后所得的微晶体和玻璃体均匀分布的复合材料。微晶玻璃兼有玻璃和陶瓷的优点,具有许多常规材料难以达到的优异性能。它采用一种与普通玻璃相近的制造工艺,但其特性却与玻璃迥然不同。玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体,从热力学观点出发,它是一种亚稳态。与结晶态相比,它具有较高的内能,在一定的条件下可以转变为结晶态。从动力学观点出发,玻璃熔体在冷却过程中,粘度的快速增加抑制了晶核形成和长大,使玻璃体来不及转变为结晶体。微晶玻璃就是人们充分利用玻璃在热力学上的有利条件,而又克服了它在动力学上的不利条件而获得的新型材料 【1】 。
微晶玻璃的机械强度高、耐磨耐腐蚀、抗氧化性好、电绝缘性能优良、热膨胀系数可调,因而被广泛地应用于国防、航天、电子电力、建筑装饰和生物医学等各领域【20-22】。但由于微晶玻璃的组成有很大的选择范围,而且即使组成相同,而采用不同的晶核剂或者不同的热处理制度,所制成的微晶玻璃在性能上也存在着很大的差异【1】。了解微晶玻璃的结构和性能，对于微晶玻璃的使用方向有着重要的影响。 本文通过综述XRD在微晶玻璃各个领域的运用，初步了解到，利用XRD来鉴定微晶玻璃的晶相及其含量，可以判断在不同的机理下，析出的晶相种类和晶化的程度，进而制造出不同类型的优良的微晶玻璃，并将其运用到更广的领域。同时了解到，在利用废体矿物制造微晶玻璃方面有着良好的前景，一方面能节约资源的使用和倡导绿色环保；另一方面，能降低生产成本，使微晶玻璃更加广泛用于到生产生活中。 1应用 1．1在粉煤灰和煤矸石制造双层微晶玻璃研究中的应用我国每年排放大量的粉煤灰和煤矸石,利用粉煤灰和煤矸石制微晶玻璃是有效利用采用烧结法烧制基层以煤炭固体废物为主要原料, 面层以矿物化工材料为原料的双层微晶玻璃来丰富产品颜色,通过对煤矸石和粉煤灰进行化学全分析及X射线衍射分析, 确定粉煤灰
微晶玻璃特性表
一、什么是微晶玻璃 微晶玻璃（CRYSTOE and NEOPARIES）又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合玻璃、石材技术发展起来的一种新型建材。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料，且生产过程中无污染，产品本身无放射性污染，故又被称为环保产品或绿色材料。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优於天石材和陶瓷，可用於建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 二、微晶玻璃的组成 把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃，在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃和普通玻璃区别是：前者部分是晶体，后者全是非晶体。微晶玻璃表面可呈现天然石条纹和颜色的不透明体，而玻璃则是各种颜色、不同程序的透明体。 微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素：原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。 后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。微晶玻璃的原始组成不同，其晶相的种类也不同，例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等，各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能，在上述晶相中，β硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性能，为此常选用CaO-Al2O3-SiO2系统为建筑微晶玻璃原始组成系统，其一般成分如表一所示。 表一：CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃组成 颜色\组成SiO2 Al2O3 B2O3 CaO ZnO BaO Na2O K2O Fe2O3 Sb2O3 白色59.0 7.0 1.0 17.0 6.5 4.0 3.0 2.0 0.5 黑色59.0 6.0 0.5 13.0 6.0 4.0 3.0 2.0 6.0 0.5 上述玻璃成份在晶化热处理后所析出的主晶相是：β——硅灰石（β——CaO、SiO2）。 三、建筑微晶玻璃性能 建筑用微晶玻璃装饰面板材与天然大理石、花岗岩性能列表二（见下页）。 材料微晶玻璃大理石花岗岩 特性 机械性能抗弯强度①（Mpa) 40~50 5.7~15 8~15 抗压强度（Mpa) 341.3 67~100 100~200 抗冲击强度（Pa) 2452 2059 1961