微晶玻璃

微晶玻璃
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

—Al

2O

3

—SiO

2

系统和ZnO—Al

2

O

3

—SiO

2

系统[15]。上述四种系统是比较常见的铝硅

酸盐玻璃陶瓷系统,应用比较广泛。从这些系统中可以得到膨胀系数低,超细晶粒,较高的机械强度,良好的抗热震性,良好的热稳定性的玻璃陶瓷,应用于各种领域的材料中。

1.3 氟硅酸盐玻璃陶瓷

氟硅酸盐玻璃陶瓷包括两种主晶相类型的玻璃陶瓷。第一种是片状氟金云母型,第二种是链状氟桂酸盐型[16]。链状氟硅酸盐玻璃陶瓷可以析出两种晶相,氟

钾纳钙镁闪石(KNaCaMg

5Si

8

O

22

F

2

)和氟硅碱概石[Na

4

K

2

Ca

5

Si

12

O

30

(0H, F)]。

1.4 磷酸盐玻璃陶瓷

磷酸盐玻璃陶瓷可以从含有氟离子的钙铝磷酸盐玻璃,或者碱镁钙铝硅酸盐玻璃中制取出来[17],磷酸盐玻璃陶瓷最大的特点是可应用于生物领域,因为其具有生物活性,可以被人植入生物体中。

2、微晶玻璃的制备

微晶玻璃是通过受控晶化的材料,在热处理过程中,玻璃经过晶核形成、晶核生长,最后转变为结构不同于原始玻璃的微晶玻璃。因此,热处理及其工艺是微晶玻璃制备的技术关键。热处理过程一般分为两个阶段进行[5] :即核化阶段和晶化阶段。核化阶段就是将退火后的玻璃加热至晶核形成温度,并保温一定时间。晶化阶段就是玻璃中出现大量稳定的晶核后再升温到晶体生长温度,使玻璃转变为具有亚微米甚至纳米晶粒尺寸的微晶玻璃,基于此的热处理制度归为阶梯温度制度(图2—a所示)。而等温温度制度(图2—b所示)是在成核速率和结晶速率都较大的温度段对玻璃进行热处理,晶核一旦形成,立即就会在核的周围开始生长晶体的这一次升温晶化制度。

图2:微晶玻璃两种不同热处理制度

微晶玻璃制备方法主要有整体析晶法、烧结法和溶胶一凝胶法。这三种方法都可以用于制备发光微晶玻璃。

2.1 整体析晶法

整体析晶法是目前制备微晶玻璃的主要方法。其工艺过程为:在原料中加入一定量的晶核剂并混合均匀,经熔制、均化过程后将玻璃熔体成型,退火后在一定的温度下进行核化和晶化,以获得晶粒细小且结构均匀的微晶玻璃制品。工艺流程图如下图3:

图3:整体析晶法的工艺流程图

2.2 烧结法

烧结法制备微晶玻璃的一个显著特点是玻璃经过淬冷后颗粒细小、表面积增加,通过表面或界面晶化而形成微晶玻璃,更易于晶化,不必使用晶核剂,但是烧结法制备的微晶玻璃中或多或少都存在气孔,因此制备出的材料致密性比整体析晶法差。工艺流程图如下图4:

图4:烧结法的工艺流程图

2.3 溶胶一凝胶法

溶胶一凝胶法制备微晶玻璃原理是将金属有机或无机化合物作为前驱体,经水解形成凝胶,再在较低温度下烧结,得到微晶玻璃。用此种方法制备微晶玻璃,烧结温度低、均匀性好。但生产周期长、成本高、环境污染大。

3、微晶玻璃的显微结构

在微晶玻璃材料中可以观察到许多类型的显微结构,其结构与特点如下表1[20]:

表1:微晶玻璃的显微结构及其特点

四、发光微晶玻璃的制备

发光玻璃按照其制备工艺的不同可以分为整体发光玻璃和局部发光玻璃两大类。

1、整体发光玻璃

整体发光玻璃是将稀土离子激活剂直接与配合料均匀混合,经高温熔融之后,成型、退火,经过一定的热处理,稀土离子引发形成具有缺陷能级的晶体结构,在激发阶段,缺陷能级捕获空穴或电子,激发停止之后,电子或空穴将能量缓慢传递给发光中心,导致发光,得到的整体均匀发光玻璃。整体发光玻璃发光性能良好,但是其制备工艺较为复杂。工艺流程图如下图5[19]:

图5:整体发光玻璃制备工艺流程图

2、局部发光玻璃

局部发光玻璃是釆用机械方法将玻璃材料与发光材料研磨混合均匀,高温熔融而制得的一种发光玻璃。在局部发光玻璃内部发光材料不均匀的分布在基质玻璃材料中,局部发光玻璃的发光源于分散在其内部的发光材料的发光,由此导致局部发光玻璃的发光性能较差,很难形成发光均匀的玻璃,但是相对于整体发光玻璃,其制备工艺简单,易于控制,更容易实现产业化。工艺流程如下图6所示:

图6:局部发光玻璃制备工艺流程图

发光微晶玻璃是指将特定组分的玻璃配合料和稀土激活剂混合均匀经高温熔制、澄清、均化、缓慢冷却得到透明的玻璃,然后按一定要求的热处理制度对玻璃进行晶化热处理,使之得到大量微小晶体,与微晶玻璃的制备过程相同。

四、稀土离子掺杂发光玻璃研究现状

元素周期表中的稀土元素如下图7[18]中几种,目前主要报道的发光材料激活离子主要有Tb3+ 、Eu2+、Eu3+ 、Sm3+ 、Pr3+ 等,基质玻璃可以采用不同的系统,包括硅酸盐、磷酸盐、氟化物玻璃等[6] 。在这些整体发光玻璃的报道中,有部分属于长余辉发光玻璃。尤其是Eu2+作为激活剂的玻璃是近几年长余辉发光玻璃的研究热点。而对于飞秒激光照射含稀土离子的玻璃,Miura等[7]人认为由于飞秒激光具有高的能量密度及光子密度,使原本不吸收光子的玻璃可以通过多光子吸

收过程而吸收光子,形成色心、产生缺陷,从而产生长余辉发光。

图7:元素周期表中的稀土元素

由于稀土离子包裹在基质晶体中,故基质晶体对发光性能的影响较大,为了在玻璃中形成晶体以得到良好的发光性能,发光微晶玻璃的研究近年来开始受到了关注。Chengyu Li[8]发现Eu2+,Nd3+掺杂的钙铝硼玻璃本无长余辉现象,但经微

晶化处理后发现了蓝色长余辉,其微晶相为α—CaAl

2B

2

O

7

。黄浪欢等[9]人则制得

了以SrAl

2O

4

为主晶相的硼铝酸锶长余辉发光玻璃。A.Buch[10]发现Cr掺杂的Li

2

O

一Al

2O

3

—SiO

2

,MgO一Al

2

O

3

一SiO

2

,ZnO

2

一Al

2

O

3

一SiO

2

微晶玻璃比未经微晶处

理的玻璃发光效率高50%~100% 。M. Itoh[11]则研究了掺杂Eu2+的SiO

2一A1

2

O

3

CaO一CaF

2系微晶玻璃,发现晶化后的微晶玻璃主晶相为CaF

2

光强与光效大幅提

高。

目前研究现状总结与分析:发光玻璃的研究近年来开展较多,激活离子主要集中在Eu2+、Th3+等离子上。发光的强弱与激活离子所处的机制环境有很大关系,一般地,晶体发光材料的发光强度与光效高于相应的玻璃,但是发光晶体材料不具有发光玻璃的稳定、耐久、可切割等优点。因此兼具两者优点的发光微晶玻璃将会是发光材料的一个新的研究动向。

参考文献:

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2

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2O—Al

2

O

3

—SiO

2

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晶玻璃结晶化和热膨胀性能的影响[J].硅酸盐学报.2009. 37(5): 733-737 [17] 马广媛.ZAS系透明玻璃陶瓷的制备和性能研究[硕士学位论文].长春:长春理工大学.2008

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2O—B

2

O

3

—SiO

2

系微晶玻璃的制备及表征[D].长

春理工大学,2012.

微晶玻璃板材的主要缺陷

。微晶玻璃板材的主要缺陷有气泡、变形、色脏、坑洞、缺棱、缺角等。其中以气泡和变形较为常见。 气泡的形成是:该板材在晶化、烧成时表面会生成1—2mm厚的玉脂层。玉脂层下即隐藏有大量直径为1mm左右的气泡,气泡是装料堆积空隙内的气体,在表面熔融封闭前未能全部选出而滞留在板内的。如对板材的磨削深度超出该玉脂层时,就会使气泡外露成为开口气孔。 变形的形成是: 一、熔块料化学成分不均匀。熔块料化学成分偏差过大时易导致板材热膨胀系数不一致,产生局部内应力出现翘曲变形,这种现象并不常见。熔块料化学成分不均匀的因素有:(1)配合料未经过筛选,部分单一原料吸湿或受压结成团块入窑; (2)混料时间过短导致原料混合不均匀; (3)原料在熔窑内熔制时间过短,使得高温混熔不完全; (4)熔窑内隔墙侧塌,熔液表面浮渣随熔液料流出。 二、冷却阶段的过大温差会使板材的收缩不一致而产生翘曲变形。即便是出窑后鼓风强制冷却也会产生翘曲变形。在冷却的各个阶段应采用不同的合理的降温速率,缓慢、均匀地冷却方式最为合理 另外还有一、耐磨性较差,由于微晶石的表面是玻璃质的东西居多,容易磨花,所以在人流大的场合不适合铺地面(家庭装修由于保养好,容易克服这个缺点。工程地面应用则比较麻烦),因此微晶石的使用范围受到了限制,不主张用于地面铺贴。 二、第二次抛光难度大。再加上由于部分厂家在微晶石的烧制过程中偷工减料,致使产品根本无法进行第二次抛光,这些在一定程度上也使一些用户在选择微晶石做装修时慎之又慎。 三、花色呆板,缺乏变化,少有天然石材自然之美。和天然石材相比,微晶石人为的控制了色差,使色差变得极小,这是其优点。但是任何事物都有两面性,微晶石在追求整齐划一的同时却无法营造天然石材那种清秀、灵动、飘逸和装饰氛围,更无法达到那种天人合一、返朴归真、回归自然的至高境界,这不能不说是一大遗憾。 四、由高温烧制,大规格板容易变形,平整度差于抛光砖,应配备专门的铺贴工,有平整度问题可以通过有效的施工克服。 五、清洁后难以干燥,加之表面光洁,所以容易打滑,安全隐患大。

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

微晶玻璃花岗岩石材装饰板介绍

微晶玻璃花岗岩石材装饰板介绍 微晶玻璃花岗岩装饰板是目前际上开始流行的高级建筑装饰材料,较天然花岗岩石材更能进行灵活设计,而且装饰效果更佳。是21世纪的绿色建材,是内、外墙及地面的理想装饰材料。 微晶玻璃花岗岩是应用受控晶化新技术生产的新型装饰材料,其结构致密、高强、耐磨、耐蚀,在外观上纹理清晰、色彩鲜艳、无色差、不褪色。是天然花岗岩石材最理想的替代产品,与天然花岗岩比,具有以下优点。 (1)色泽可根据要求生产各种色彩、色调和混合色的各种装饰材料,颜色有白、绿、灰、黄、红、蓝、黑等,而且装饰效果更佳。 (2)材质微晶玻璃花岗岩装饰板的成分与天然花岗岩相同,均属硅酸盐质,在材料内部结构中,生长有硅灰石的主晶相,所以耐磨、耐蚀、强度上均优于天然花岗岩石材。 (3)环保微晶玻璃花岗岩板材无任何类型的放射性物质,符合环保要求,有益人体。 (4)规格可生产各种厚度、尺寸的平板,,弧形板。另外还可生产30多种混合色和多种规格异型微晶玻璃花岗岩装饰板。是机场、银行、地铁、宾馆、酒楼、别墅及居室的首选理想装饰材料。 一、绪言

优质花岗岩饰面材料具有优异的硬度和耐磨性、并具优美的外观花纹,一直是人们首选的建筑饰面材料。然而,天然花岗岩因:(1)含有一定量地放射性元素---氡,长期接触会对人身体造成一定伤害,国外一些发达国家及国内很多大城市都已明令禁止有放射性地天然石材用于室内装饰。(2)内部组成与结构的原因,机械强度和化学稳定性较差,造成抗风化能力和耐久性较差。(3)一些优质石材蕴藏量有限,价格昂贵。(4)天然石材的颜色花纹变化较大,整体装饰效果较差等本身固有的原因。市场迫切需要开发天然石材代用品。特别是近几年人们环境保护意识的增强,人们更加迫切地需要不含放射性物质的天然石材替代品。近二十年来,各科研单位及生产企业纷纷研制开发了许多种仿大理石、花岗岩产品,如:无机胶凝和有机胶结的“仿大理石”,陶瓷仿大理石釉面砖和渗花砖,等等。所有这些虽然有一些具有大理石或花岗岩的花纹,但质感和性能却远远不及天然石材。 本世纪六十年代后期,微晶玻璃的研究取得突破性进展,各种具优异性能的微晶玻璃制品开始工业化生产,一些国家的科学家开始研究开发微晶玻璃饰面材料,如前苏联开发成功地“矿渣微晶玻璃”、捷克斯洛伐克以玄武岩作原料生产地“人造玄武岩”和美国开发成功地“人造蛋白石”等等。所有这些制品其理化性能都远优于天然石材,但没有天然石材那漂亮的外观花纹。很难作为天然石材的理想替代品。 到了七十年代,日本电器硝子株式会社的科学家率先突破技术难关,研制出了具天然大理石外观、且性能远优于天然石材的“结晶化玻璃大理石”,并于 1974年开始工业化生产,商品名为“新型玻璃大理石(Neoparies)”。 我们于1982年开始研究“结晶化玻璃大理石”,次年就研究成功了具花岗岩外观的“微晶玻璃花岗岩”,但在进行工业化试生产过程中,因气泡和变形缺陷无法解决,成品率极低,技术推广和产品商品化就此搁浅了。 直到1994年南方某厂投资近亿元人民币建成了年产40万平米的生产线,他们经过近半年试生产,也同样遇到了气泡问题无法解决而造成成品率极低,委托我们帮助解决;为此我们对过去的技术资料进行了认真分析讨论,认为气泡的来源主要有以下三点: 1.玻璃融化不完全,残存有未排除之气泡,在二次烧结过程中膨胀形成。 2.玻璃料水淬及淬碎料处理过程中混入的吸附水及杂质所为。 3.由于热传递温度梯度的存在,烧结过程中板材表面先受热熔融,将气体封 接在板材中,随着温度地升高,玻璃料黏度的降低,气泡浮向表面造成 缺陷。 在后来我们借助高温显微镜证实气泡也确实是由上述第二、三点原因造成地,遂产生了这样一个设想:如果我们研究这样一种添加剂即或者具有吸收气体的作用或者具较小黏度和表面张力能在烧结过程中使气泡顺利排出。问题不就解决了吗? 1994年我们成立专门地技术开发课题小组,集中对以下技术课题深入地研究开发并取得了突破性进展: 1.研制出了微晶玻璃花岗岩消泡剂,基本彻底地解决了气泡问题。

商用电磁炉为什么要用微晶玻璃

商用电磁炉为什么要用微晶玻璃 目前大部分的商用电磁炉,都需要用到微晶玻璃,微晶玻璃对于商用电磁炉又有什么特别作用呢? 微晶玻璃又称微晶玉石或陶瓷玻璃。主要应用在商用电磁炉,大功率电磁炉等产品上面。是综合玻璃,它的学名叫做玻璃陶瓷。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。所以说,微晶玻璃比陶瓷的亮度高,比玻璃韧性强。 商用电磁灶面板采用微晶玻璃的主要原因是:微晶玻璃性能机械强度高,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。平面微晶玻璃目前广泛应用到商用电磁炉上,凹面微晶玻璃即是指形状呈凹型,类似锅的现状的微晶玻璃。该微晶玻璃板主要用途目前以大功率商用电磁炉上用为主。 随着煤气,物价的上升,饮食行业的成本骤增,以及人们对无明火烹饪的理解,商用炉灶用户的增加。凹型微晶玻璃需求也会相应增加。常用厚度12~20mm 商用炉灶采用的平面微晶玻璃板常规尺寸为:250×250mm、300×300mm、350×350mm、450×450mm、500×500mm、600×600mm等。商用电磁炉采用的凹面微晶玻璃常规尺寸为:直径200mm、直径300mm、直径400mm、直径500mm等。 微晶玻璃原来有这么大的不同,您知道了吗?对于商用电磁炉产品上面有任何疑问,您可以在沁鑫商用电磁炉官网咨询: 沁鑫官网:https://www.360docs.net/doc/4413562538.html, 阿里巴巴官网:https://https://www.360docs.net/doc/4413562538.html,

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。

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

微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)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。 现在,我们做一个微晶玻璃与天然石材的对比实验。我们把墨水分别倒在大理石和微晶玻璃上,稍等片刻,微晶玻璃上的墨汁可以轻易的擦掉,而大理石上的墨迹却留了下来。这是为什么呢?大理石、花岗岩等天然石材表面粗糙,可以藏污纳垢,微晶玻璃就没有这种问题。大家都知道,大理石的主要成分是碳酸钙,用它做成建筑物,很容易与空气中的水和二氧化碳发生化学反应,这就是大理石建筑物日久变色的原因,而微晶玻璃几乎不与空气发生反应,所以可以历久长新。专家介 微晶玻璃陶瓷复合板材[1] 绍说,这项发明的突破点主要有两个,分别是原料的配比和工艺的设计。其中,工艺的设计是技术的关键。置备微晶玻璃首先要把原材料按照比例配好,放到窑炉里烧熔,等全部融化之后,把熔液倒在冰冷的铁板上,这叫做淬火,淬火之后,原料已经变成了一块晶莹的玻璃,这一步是烧结的过程。现在,我们把玻璃捣碎,装入模具,抹平,再次放入窑炉,这次煅烧使它的原子排列规则化,是从普通玻璃到微晶玻璃的过程。 一般的废渣土中都含有制作微晶玻璃的大多数成分,我们通过电脑检测,确定现有原料的化学组成,添加所缺部分,大大降低了成本。微晶玻璃利用废渣、废土做原材料,有利于环境治理,可以变废为宝,与各地环保工作同步进行。 低膨胀系数的微晶玻璃可用于激光导航陀螺、光学望远镜等重要科技领域,我国目前生产激光导航陀螺所用微晶玻璃基本依赖进口,日前,厦门航空工业有限公司称已研制出可适用激光导航陀螺的微晶玻璃,质量可与德国等进口玻璃相媲美。 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。 目前建筑用微晶玻璃均采用烧结法,而且不加入晶核剂。它的基本原理是,玻璃是一种非晶态固体,从热力学观点看,它处于一种亚稳状态,较之晶体有较高的内能,所以在一定条件下,可以转化为结晶态。从动力学观点来看,玻璃熔体在

微晶石各项指标

微晶石是新型的装饰建筑材料,其中复合微晶石称为微晶玻璃复合板材,是将一层3—5mm的微晶玻璃复合在陶瓷玻化石的表面,经二次烧结后完全融为一体的高科技产品。微晶石厚度在13—18mm,光泽度大于95。 特点 质感 微晶石是在与花岗岩形成条件类似的高温下,经烧结晶化而成的材料。在外观质感方面,其抛光板的表面光洁度远高于石材(光度可达90-120光泽度单位),更重要的特点是,其特殊的微晶结构,使得光线无论从任何角度射入,经过精细微晶微粒的漫反射,都能将光线均匀分布到任何角度(而不再是像镜面那样仅仅是集中在反射角度),使板材形成柔和的玉质感,比天然石材更为晶莹柔润,使建筑更加流光溢彩。 性能 比天然石更具理化优势:微晶石是在与花岗岩形成条件相似的高温状态下,通过特殊的工艺烧结而成,质地均匀,密度大、硬度高,抗压、抗弯、耐冲击等性能优于天然石材,经久耐磨,不易受损,更没有天然石材常见的细碎裂纹。 质地 板面光泽晶莹柔和:微晶石既有特殊的微晶结构,又有特殊的玻璃基质结构,质地细腻,板面晶莹亮丽,对于射入光线能产生扩散漫反射效果,使人感觉柔美和谐。 色彩 微晶石的制作工艺,可以根据使用需要生产出丰富多彩的色调系列(尤以水晶白、米黄、浅灰白麻四个色系最为时尚、流行),同时,又能弥补天然石材色差大的缺陷,产品广泛用于宾馆、写字楼、车站机场等内外装饰,更适宜家庭的高级装修,如墙面、地面、饰板、家具、台盆面板等。 耐酸碱度 微晶石作为化学性能稳定的无机质晶化材料,又包含玻璃基质结构,其耐酸碱度、抗腐蚀性能都甚于天然石材,尤其是耐候性更为突出,经受长期风吹日晒也不会褪光,更不会降低强度。

卓越的抗污染性,方便清洁维护 微晶石的吸水率极低,几乎为零,多种污秽浆泥、染色溶液不易侵入渗透,依附于表面的污物也很容易清除擦净,特别方便于建筑物的清洁维护。 异性 微晶石可用加热方法,制成顾客所需的各种弧形、曲面板,具有工艺简单、成本低的优点,避免了弧形石材加工大量切削、研磨、耗时、耗料、浪费资源等弊端。 不含放射 微晶石的制作已经人为的剔除了任何含辐射性的元素,不含像天然石材那样可能出现对人体的放射伤害,是现代最为安全的绿色环保型材料。 缺点 1、微晶石表面晶玉层莫氏硬度为5-6级,强度低于抛光砖的莫氏硬度6-7级。 2、微晶石表面光泽度高,可以达到90%,如果遇划痕会很容易显现出来。 3、微晶石表面有一定数量的针孔,遇到脏东西很容易显现。 鉴别 透明度 透明玻璃的光学性能就是具有透明的性质。企业正是利用它的这一性质,才将透明玻璃陶瓷印花砖复合板产品印制的精美艺术花纹得到充分的展现,并增加了这种花纹的立体感和光亮度。 微晶玻璃,除极个别的主微晶相极小品种外,其光学性质都是半透明到不透明的。这是微晶玻璃与玻璃之间最大的外观差异。 纹样 透明玻璃陶瓷印花砖复合板所呈现的艺术纹样是靠丝网印刷、胶辊印刷、喷墨打印等现代印刷工艺在陶瓷砖上实现的。表层覆盖的透明玻璃只是加强了这些花纹的立体和光亮的视觉效果,起到了画龙点睛或锦上添花的作用。这种产品的艺术装饰性主要靠印花的艺术纹样与色彩来提升,即需要在制版、色彩的选择、印刷设备等方面下功夫。从建筑陶瓷业界的技术水平与生产能力来说,研制和生产这种产品的技术门槛相对还是比较低的,技术含量也相对不高的。印花陶瓷砖几乎所有陶瓷厂都可以实现生产。

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

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

微晶玻璃及微晶玻璃幕墙

微晶玻璃及微晶玻璃幕墙 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 弹性模量(×104MPa) 5 2.7~8.2 4.2~6.0 莫氏硬度6,5 3~5 ~5.5 维氏硬度(100g)600 130 130~570 比重2.7 2.7 2.7 化学性能耐酸性②(1%H2SO4)0.08 10.0 0.10 耐碱性②(1%NaOH) 0.05 0.30 0.10 耐海水性③(mg/cm2) 0.08 0.19 0.17 吸水率④(%)0 0.3 0.35 抗冻性(%)⑤0.028 0.23 0.25

微晶玻璃

微晶玻璃的生产制备 1.微晶玻璃概述 新型微晶材料的开发研制最先起于美国,亚洲的日本紧随其后,成为目前世界上新型微晶材料的生产大国,此后西欧和亚太地区的经济发达国家不甘落后,也加紧开发研制。而我国则起步于上世纪的八十年代初,经过二十年的开发,微晶材料的生产工艺基本上已趋于成熟,进入了实用阶段。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。 微晶玻璃是新型微晶材料的一种,它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。更具体说,它是在高达1500℃高温条件下,从含特殊成份的玻璃液中析出的特殊晶相及硅灰石晶体和玻璃相结合致密整体结晶材料。其颜色多种多样。生产方法可分为烧结法、压延法、浇铸法。产品按配方可分为两大类,一类是矿渣类。所用原料为矿渣、石英砂、长石、石灰石、萤石、白云石、滑石等;第二类为泥沙类。所用原料为泥沙、石英砂、长石、纯碱、石灰石、白云石、重晶石、萤石等。 由于微晶玻璃是硅灰石相和玻璃相相结合的致密整体结晶材料,颜色上是以金属氧化物为着色剂,因而其表面特征既有陶瓷的特征,又与天然石材极其相似,加之材料形状多为板材,因而许多人又将其称作为微晶板材、微晶石材、微晶玉石、玻璃陶瓷、结晶化玻璃或人造石材等等。由于其结构极为致密并用作表面装饰材料。因此,又有人将其归为实体面材。与建筑陶瓷及天然石材制品相比,由于微晶玻璃具有特定性能的晶相析出。因而,在机械强度、表面硬度、热膨胀性能、耐酸碱及抗腐蚀等方面具有一些独特的优点。 1.1微晶玻璃的分类 微晶玻璃可按不同的标准分类,从外观看,有透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃;按微晶化原理可分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃;按照性能分为耐高温、耐热冲击、高强度、耐磨、易机械加工、易化学蚀刻、耐腐蚀、低膨胀、零膨胀、低介电损失、强介电性、强磁性和生物相容等种类;按基础玻璃组成可分为硅酸盐、铝硅酸盐、硼硅酸盐、硼酸盐及磷酸盐等五大类;按所用材料则分为技术微晶玻璃和矿渣微晶玻璃两类。 2.微晶玻璃的性质及应用 2.1力学性质 (1)机械强度,微晶玻璃的机械强度比一般玻璃、陶瓷材料以及某些金属材料高很多。抗压强度为0.59~1.02GPa,弯曲强度为88.2~220.5GPa,拉伸强度为49~137.2MPa;特殊的或增强的微晶玻璃,弯曲强度高达411.6~548.5MPa。微

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

建筑装饰用微晶玻璃标准

建筑装饰用微晶玻璃标准 2 引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文.本标准出版时,所示版本均为有效.所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 GB 191-1990 包装储运图示标志 GB 1214.1一GB 1214.4-1996 游标卡尺 GB/T 9966.2-1988 天然饰面石材试验方法 弯曲强度试验方法 GB/T 9966.3-1988 天然饰面石材试验方法 体积密度、真密度、真气孔率、吸水率试验方法 GB 10633-1989 钢卷尺 GB/T 13891-1992 建筑饰面材料镜面光泽度测定方法 JB 2546--1989 钢平尺 JC 830.1 ~JC 830.2-1998 干挂天然花岗石饰面建筑板材及其不锈钢配件. 3 定义 本标准采用以下定义 3.1 建筑装饰用微晶玻璃 由适当组成的玻璃颗粒经烧结和晶化,制成由结晶相和玻璃相组成的质地坚实、致密均匀的复相材. 3.2 杂质 与微晶玻璃颜色图案基调不一致的异物. 3.3 气孔 微晶玻璃表面开口气泡. 4 产品分类 4.1 按颜色基调分类 基本色调有白色、米色、灰色、蓝、色、绿色、红色和黑色等. 4.2 按形状分类 4.2.1 普型板(P):正方形或长方形的板材. 4.2.2 异型板(Y):其他形状的板材. 4.3 按表面加工程度分类 4.3.1 镜面板(jM);表面平整呈镜面光泽的板. 4.3.2 亚光面板(YG):表面具有均匀细腻光漫反 射能力的板. 4.4 等级 按板材的规格尺寸允许偏差、平面度公差、角度公差、外观质量、光泽度分为优等品(A)、合格品门(B)两个等级. 4.5 标记 4.5.1 板材标记顺序:微晶玻璃、产品分类、规格 尺寸、等级,标准号. 4.5.2 标记示例 规格为600mm x 600mm x 15mm,浅米色、普型、镜面、优等品微晶玻璃板材其标记为:5 技术要求

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