XRD在微晶玻璃方面的应用

XRD在微晶玻璃方面的应用
XRD在微晶玻璃方面的应用

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

和煤矸石化学成分及矿物成分【2】。

从表1的粉煤灰和煤矸石的化学成分可以看出, 两种废物中SiO2占有很大比例, 同时粉煤灰中CaO +MgO的比例大于7% , Al2O3的含量变化较大, 过高的Al2O3可以通过其它原料来调节。

从图1的XRD衍射分析可知,在粉煤灰中主晶相为石英、莫来石和石膏;煤矸石主要矿物成分为石英、高岭石和白云石,这些矿物一般是由硅铝或钙的氧化物组成。分析表明,用煤炭固体废物为主要原料研制微晶玻璃是完全可行的【2】。

图1 粉煤灰和煤矸石X衍射图谱

在按一定的配方,并通过烧结法来制备玻璃后,用XRD分析

经过热处理的玻璃可知,玻璃中析出的主晶相主要为硅灰石和透辉石, 与试验预期的目标一致【2】。因此,在利用粉煤灰和煤矸石制造双层微晶玻璃的方案是可行的,在验证微机玻璃的具体晶相时,XRD 分析起到重要的指引作用。

1.2 在研究以β-硅灰石为主晶相的微晶玻璃中的应用

1.2.1 在CaO-Al 2O 3-SiO 2系统烧结建筑微晶玻璃颗粒高温摊平影响

因素研究中的应用

按表2制备微晶玻璃 ,然后对试

样进行玻璃颗粒高温流动性探究,确定

成分、烧成温度、颗粒度和烧成时间对

其的影响,并得到最优的工艺方案。其

中各个因素的影响如表3。按流动长

度(ΔL=L-L o )为考核指标,测试结果

见表4。

在试验结果分析中可得到,对玻

璃颗粒高温流动性能的影响因素主

次是B>A>C>D 。综合以上4工艺因素

以及试验结果可得到最优的工艺方

案:A 2B 2C 2D 3。此时为了验证其工艺方

案的优良性,分别以A 2B 2C 2D 3,

表2 试样玻璃成分 w% 表3 影响因素 表4 实验方案及测试结果

A 1

B 2

C 2

D 3, A 3B 2C 2D 3 工艺制备了微晶玻璃试样,并用XRD 分析方法进

行物相的分析,见图2。

由图2可以定性得出,随着CaO 含

量的增加,β-硅灰石衍射峰强度增加,

说明CaO 增加,对β-硅灰石的析出有

促进作用,使得CaO+SiO 2→CaSiO 3的反

应更加容易进行。同时也可以证实随着

CaO/Al 2O 3的增大,微晶玻璃中晶相的含

量也相应增加

【3】。

1.1.2 在CaO-Al 2O 3-SiO 2系统微晶玻璃表面析晶研究的应用

在探究CAS 系统微晶玻璃表面析晶中,先按表5生产出微晶玻璃,然后用DTA 方法来进行晶化

活化能数据的测量和最佳核化温度

的确定,接着用X 射线衍射来确定

最佳晶化时间。

由DTA 分析可知,选择升温

速率为5℃/min 的DTA 曲线析晶

峰温度作为最佳晶化温度,即为

916℃【4】。分别保温不同的时间,

做XRD 测试。计算XRD

曲线中最

表5 基础玻璃的成分 质量分数%

强的强度I与所有线强度的总和Is的比值I/Is,再把保温时间和I/Is作曲线,取其峰值,即为最佳晶化时间【5】。取玻璃样品6份,从750℃到916℃升温速率为2℃/min,然后在916℃分别保温0.5、1、2、3、4、5h,然后做XRD测试,根据强度值算出I/Is,以I/Is 对保温时间做曲线可得如图3。

根据图3所得在3.5h后I/Is上升的幅度很小,最佳温度应为3.5h【4】。

在分析CAS微晶玻璃的微观结构时,XRD起到关键性作用。将微晶玻璃粒粉碎,根据粉碎手段筛分,取得一下4个颗粒径A1:2mm、

A2:1.25mm、A3:0.7mm、A4:0.315mm,其热处理制度为:从750℃到916℃为2℃/min,916℃保温3.5h,在1120℃处保温2h,随炉退火,制得微晶玻璃。经XRD测试分析,在微晶玻璃试样的主晶相均为β-硅灰石。再做SEM测试可知道微晶玻璃的微观结构【4】。

1.1.3在CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃中的应力产生分析中的应用在对CAS系统微晶玻璃应力产生分析中,X射线衍射分析在确定主晶相和在有关应力测试中起到重要作用。

图 4 是微晶玻璃试样的X 射线衍射谱, 从谱线上可以看出, 试样的非晶体散射特征很弱, 主要表现为晶体的衍射特征, 说明在本实验采用的微晶化热处理条件下, 试样玻璃的结晶程度很高。通过对照JCPDS 卡片, 发现微晶玻璃试样的主晶相为β-Ca2SiO 3【6】。

图4 CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃试样X

射线衍射谱

微晶玻璃与普通的透明玻璃不同, 不能用传统的玻璃应力检测方法进行测定,X 射线衍射应力测定法、中子衍射应力测定法可用于微晶玻璃中有关应力的测定【6】。

1.3XRD 法测定微晶玻璃晶相含量

利用X射线衍射技术,提出了一种无需纯晶相作标样,仅根据玻璃相散射峰的强度数据确定微晶玻璃结晶度,然后利用标准卡片上的“参比强度”值计算各晶相含量的方法。

在压力为10 MPa 时,将冷压玻璃块以10 ℃/ min的速度,从室温升至800 ℃,保温10 min ,再以10 ℃/ min 的速度升温到870 ℃,分别保温10 min和24 h 后,随炉冷却,得到微晶玻璃块A 和B。以玛瑙研砵把试样A 和B 手工研磨为小于10μm的微晶玻璃粉末。以玛瑙研砵混和原始玻璃粉末与微晶玻璃粉末A 或B ,得到混合试样A i 和B i 表6 混合粉末中微晶玻璃粉末的质量分量

6

( i = 1 ,2 , ?,5) ,如表6 所示【7】。

图5 示出原始玻璃粉末和混合粉B1的XRD谱,其它试样的XRD谱与B1的XRD谱相似,峰位相同,只

是各衍射峰的强度有所不同。

对微晶玻璃试样进行定性

分析,证明两组试样析出的晶相

均为六方晶系的BaAl2Si2O8 和正

交晶系的BaSiO3 ,从标准卡片上

可以查到它们相对于刚玉的参

图5

比强度值分别为5. 16和4. 78 ,

它们的密度分别为3. 299 g/ cm 3和4.437 g/ cm 3 。

以各混和试样的XRD 谱的背景曲线减去BaO 或SiO 2 的XRD 谱的背

景曲线作为各混和试样玻璃相的散射峰强度曲线。在2θ= 2°~35°范围内,求得各混和试样与原始玻璃试样的散射峰强度曲线积分的比值。以各混合试样与纯玻璃试样的强度比值为纵坐标,以混合试样所用微晶玻璃的质量分数为横坐标作图,采用最小二乘法进行线性拟合,如图6 和图7 所示。

各拟合直线的斜率绝对值除以

它们在纵坐标轴的截距,分别得到其XRD 的背景谱物质(见图8) 。以BaO 或SiO 2 的XRD 谱的背景曲线作为混和试样中晶相的背景部分时,

可以得到微晶玻璃试样A 和B 的结晶度。求得六方BaAl 2Si 2O 8 相(101) 面和正交BaSiO 3 相(111) 面衍射峰的积分强度比,代人公式17(如

下),计算试样A 和B 中六方BaAl 2 Si 2O 8相和正交BaSiO 3 相的含量【7】。

图6 图

图7

图9

由以上数据可说明,XRD 在制品的检测工作中扮演着关键的角色。

1.4 在确定配方上的应用

铝硅酸盐玻璃陶瓷具有力学性能

好、耐磨损、化学稳定性好等特性,它

在机械、建筑和化学工业中具有广阔的

应用前景,且原料资源丰富,可利用炉

渣和矿渣等固体废弃物。

透辉石因耐磨性、化学稳定性较

好,故选择透辉石CaMg(SiO 3)2作为玻

璃陶瓷的主晶相。

作为本玻璃陶瓷主晶

图8

相的重要组成,CaO、MgO含量对材料的整体性能影响很大。

从图9看出,随着CaO含量的增加,玻璃的析晶温度显著下降,同时晶化峰也明显降低,玻璃的析晶温度范围变宽;可见,CaO对基础玻璃的分相与析晶的作用是显著的。当ω(CaO)/ω(MgO)为0.8时,玻璃晶化温度高(915℃),而且在相同的工况条件下,玻璃的晶化程度明显降低。较难析晶,而当ω(CaO)/ω(MgO)为1.8时,玻璃的核化、晶化温度都较低(分别为692℃,887℃),在较低温度下可形成大量均匀的晶核,且易于晶化。

当基础玻璃的MgO含量从8%(图10(c))提高到15%(图10(a))时,材料的主晶相透辉石CaMg(SiO3)2含量逐步增多,说明MgO含量的增加,有利于透辉石的形成。透辉

石属于单斜晶系,气集合体为粒状、

块状等,它具有较高的硬度和化学稳

定性。一般来说,透辉石含量越高,

材料的力学性能和耐磨越好。同时MgO

有利于晶粒的细化而易获得致密的组

织结构。

综合以上所述,在确定耐磨铝硅酸盐玻璃陶瓷的配方时,可取CaO 8%~15%、MgO 10%~20%【8】。

图10 图10

1.5 在验证引入剂对微晶玻璃析晶影响上的应用通过向LAS(锂铝硅Li2O-Al2O3-SiO2)微晶玻璃中引入F 并调整TiO2的含量,利用X 射线衍射分析F 和TiO2改变对析晶过程影响,并通过调整热处理制度,拟在较低的晶化温度下得到透明度较高微晶玻璃。

表7

如表7,玻璃配合料经过充分均匀混合后,置于刚玉坩埚内,于硅钼炉中以5℃/min 升温至1640℃,保温3~5h 进行充分熔制澄清。将玻璃液倒在预热的石墨模具上进行成形。将成形后的玻璃放入550℃的马弗炉内保温1h 进行退火,然后随炉冷却。根据前期研究工作【9】,采用“两步法”制备微晶玻璃,FT-0 试样以5℃/min 加热到600℃,保温2h 进行成核,随后以5℃/min 加热到820℃,保温2h 进行晶化。由于F 的引入能降低析晶温度【10-12】,因此FT-1 和FT-2 试样的核化温度定为600℃,初始析晶温度范围定为700-750℃。核化晶化时间和FT-0 试样一样均定为2h。

1.5.1 F 和TiO2 对析晶的影响

图11 为FT-0 试样在820℃热处理后的微晶玻璃试样的XRD 图谱。从图中可以看出,通过对比PDF 卡片,在初始析晶温度下FT-0 试

样玻璃中析出的主晶相为β-石英固溶体。图12 为FT-1 和FT-2试样在700-750℃热处理后的试样的XRD 图谱。从图中可以看出,两试样在700℃热处理之后没有明显的衍射峰,衍射峰呈弥散状态,并没有发生析晶,仍为玻璃态。FT-1 试样在725℃和750℃热处理之后析出的主晶相都为β-石英固溶体,而FT-2 试样在725℃热处理之后衍射峰呈弥散状态,没有发生析晶,在750℃热处理之后才有晶相析出,析出的主晶相为β-石英固溶体。由XRD 分析结果可知,随着F 的引入,母体玻璃的初始析晶温度大大降低,但并没有改变初始析晶温度下析出的主晶相的种类,都为β-石英固溶体。

图11

图12

氟的引入导致母体玻璃的高温粘度降低,致使晶化过程中离子迁移扩散穿过相界的扩散活化能降低,由此活化自由能的能量位垒降低,从而结晶化自由能降低,母体玻璃析晶变得更加容易。再者,氟的引入可能使母体玻璃成核速率提高,致使母体玻璃中成核阶段形成的晶核数目较多,有利于析晶。F 引入之后随着TiO2 含量的减少,母体玻璃的初始析晶峰升高,这可能是由于TiO2 含量的减少不利于

成核阶段晶核的形成,致使晶核数目较少,结晶化自由能升高,析晶温度升高。

FT-0 试样在820℃热处理之后样品透明性较差,且呈明显的黄色。FT-1 试样初始析晶温度最低,为725℃,但样品的透明性较差,呈浅黄色,不利于浮法透明微晶玻璃的生产。而FT-2 试样在750℃热处理之后样品外观无色,透明性较好。

1.5.2 热处理制度对析晶的影响

由于热处理制度影响析出的晶相种类、晶相与玻璃相的比例、晶粒的尺寸及其分布【13】,为了得到晶粒细小,分布均匀,无色透明的微晶玻璃,因此有必要研究热处理制度对FT-2 试样析晶的影响,以在较低的晶化温度下得到透明性最好且晶相含量较高的微晶玻璃。

图13 图14

图13 为FT-2 试样在不同晶化温度处理下保温2h 进行晶化后的XRD 图谱。从图中可以看出,FT-2 试样在735℃热处理后大部分衍射峰呈弥散状态,只有很少数的微弱衍射峰。随着晶化温度的升高,析出的主晶相都为β-石英固溶体,且衍射峰强度逐渐增强,说明析出晶体含量增加,但样品的透明性逐渐变差。当晶化温度为745℃时,

样品晶体含量较高,且透明性较好。

图 14 为FT-2 试样在745℃保温0.5、1、1.5、2h 进行晶化后的XRD 图谱。从图中可以发现,晶化时间为0.5h 和1h 时,谱图中没有明显的衍射峰,衍射峰呈弥散状态,说明母体玻璃中并没有晶相析出。晶化时间为1.5h 时,谱图中出现衍射峰,析出的主晶相为β-

石英固溶体,且随着晶化时间的延长,衍射峰强度增强,透明性减弱。通过对FT-2 试样热处理制度的研究结果表明:合适的热处理制度为600℃保温2h 进行核化,745℃保温1.5h 进行晶化。此时试样晶相含量较高,无色且透明性最好。

可见,XRD对探究引入剂对微晶玻璃析晶影响起到了很多的作用。通过XRD测试,我们可以知道, F 的引入可以使母体玻璃的高温粘度降低,熔化质量提高,初始析晶峰温度降低,有利于浮法工艺成形。F 引入之后随着TiO2 含量的减少,初始析晶峰温度升高,析出主晶相的种类没有发生改变,都为β-石英固溶体;当F 和TiO2 的引入量分别为0.8wt%和1.0wt%时,随着晶化温度的升高,析出的主晶相为β-石英固溶体,透明性变差,并且随着晶化时间的延长,析出的β-石英固溶体含量逐渐增加,透明性变差;当F 和TiO2 的引入量分别为0.8wt%和1.0wt%时,试样经过600℃保温2h 进行核化,745℃保温1.5h 进行晶化后制得的微晶玻璃试样晶相含量较高,无色且透明性较好【14】。

1.6 在确定热处理制度上的应用

1.6 .1 在锂系微晶玻璃上的应用

用锂系微晶玻璃材料制造的光纤接头,膨胀系数和硬度与石英玻璃光纤更为匹配,更易于进行高精度加工环境稳定性也比较优良,表现出良好的发展潜力。

锂系微晶玻璃材料在光纤接头的制备过程中要经历低温晶化预处理和高温拉丝两个受热过程,并发生一系列相转变、研究材料在这个过程中的相变规律,控制析出晶体的数量、种类和晶体颗粒尺寸,控制玻璃相与晶相的适当比例是成功制备出高质量微晶玻璃光纤接头的关键因素。

图15为原始玻璃及其在

850℃、900℃、950℃、1000℃

分别保温O.5h晶化预处理后的

x射线衍射图谱。根据取样

X-ray衍射鉴定结果确定晶体

为β-石英(β-quarts)固溶

体,由图15可以看出850℃时

图15

大量存在β-石英固溶体,温度

升高后转变为β-锂辉石(β

-Spodumene)固溶体;

图16是β-石英固溶体主衍射峰(100)和β-锂辉石固溶体主衍射峰(211)相对强度随样品热处理条件的变化情况。图16(a)可以看出

950℃β-锂辉石固溶体逐渐趋向饱和,温度升高对晶相变化已影响不大。在X-ray 衍射图中β-锂辉石固溶体主衍射峰强度随时间延长有所增大,并在2h 后趋于稳定(图16(b))。这表明,该材料在959℃晶化2h 后,主晶相β-锂辉石固溶体的析出量已接近完全。

在模拟拉丝温度下微晶玻璃的相变和显微结构时,通过XRD 衍射分析(如图17),图17是β-锂

辉石固溶体主衍射峰(201)强度

随样品模拟拉丝温度下的变化

情况我们可以得出,在高温下,

随着温度提高,衍射峰的强度降

低,这说明微晶玻璃的结晶度降

低,从表8中可以看出,在1170℃后,主晶相 锂辉石固溶体衍射峰强

图16

图17

表8

度随温度升高而下降,晶体含量逐渐减少。这说明升高温度β-锂辉石固溶体逐渐熔解,玻璃相逐渐增多【15】。

1.6 .2 在结构和性能的影响上的应用

将不同热处理制度的微晶玻璃试样进行XRD实验,得到如图18所示的X射线衍射图谱。

按照“两步法”,试样加热到800℃保温2 h进行核化,此时试样是透明的,以玻璃相为主,没有晶体析出。试样继续加热到1 000℃保温2 h晶化后,从图18中试样A曲线可以看出,此时没有较强的衍射峰,试样中没有晶体析出,仍然以玻璃相为主。但试样出现了失透,这主要是玻璃中发生了分相引起的。晶化温度升到1 050℃时,从试样B曲线可以看出,试样中开始析出堇青石和镁铝钛酸盐晶体,但这些晶体的衍射峰强度都较低,说明晶体生长并不充分,这时试样仍然含有较多的玻璃相。从图18中的试样C曲线可以看出,随着晶化温度升高到1 100℃,

堇青石和镁铝钛酸盐仍

然是微晶玻璃的主晶相,

并且伴随着顽辉石晶体

和尖晶石晶体析出,而原

先的镁铝钛酸盐依然存

在,只是较1 050℃有所

图18

减少,反映在衍射峰强度

的降低和数量的减少。晶化温度继续升高到1 150℃时,从试样D曲线可以看出,微晶玻璃试样主晶相仍为堇青石、镁铝钛酸盐和尖晶石,而1 100℃的主晶相顽辉石则随着温度的升高而消失了且试样中开始有α-石英晶体析出【16】。

1.7 在烧结法装饰微晶玻璃上的应用

按表9成分制备微晶玻璃样品。

表9 试样玻璃成分(mol%)根据CaO-SiO2二元系统相图

【17】: 用分析纯CaCO

SiO2作原料,

3和

将配合料置于铂金坩埚, 熔制温

度为1580℃保温3 h,随后水淬成

0.5~1.5mm 玻璃颗粒, 烘干后装

入瓷舟进行热处理, 制度

为:890℃保温1.0 h,升温至1120℃

保温3 h。经X射线鉴定此试样为β-硅灰石晶体, 且无其它杂质峰出

现。此试样

在X射线衍射定量分析时作为基准试样。

图19是纯β-硅灰石晶体和A 、B 、C 组微晶玻璃(晶化温度为1120 ℃) 的X 射线衍射图谱; 图2是A3(B3=C2)玻璃在不同晶化温度下所得的微晶玻璃样品的X 射线衍射图谱。

图19表明不同试样玻璃在烧结制度为890 ℃/1 h;晶化制度为

1120 ℃/2 h 的工艺条件下所得到的微晶玻璃, 其主晶相均为β-硅灰石, 且试样玻璃组分不同, β-硅灰石晶体的衍射峰强度亦不相同。

图20 显示, 组分、烧结温度、烧结时间、晶化时间都确定, 改变晶化温度, 当晶化温度超过1150 ℃时, X 射线衍射图谱中出现了另一

图19 图20

种晶型, 经索引确定, 此晶型为硅灰石的另一个晶型α-硅灰石(假硅灰石)。

从各组分微晶玻璃的X 射线衍射半定量分析能较为直观地定量出β-硅灰石晶体在微晶玻璃中的相对含量。分析结果见表10。

表10

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

瓷砖的分类、区别、优缺点

瓷砖的分类与区别 瓷砖种类,按其制作工艺及特色可分为釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖及马赛克。不同特色的瓷砖当然有各自的最佳用途,对瓷砖知识有足够的了解,可以在装饰居室时做到有的放矢,物尽其用。 通体砖: 概念:通体砖即是一种不上釉的瓷质砖,而且正面和反面的材质和色泽一致,有很好的防滑性和耐磨性。我们平常所说的“防滑砖”大部分都是通体砖。通体砖是一种耐磨砖,虽然现在还有渗花通体砖等品种,但相对来说,其花色比不上釉面砖。由于目前的室内设计越来越倾向于素色设计,因此通体砖也越来越成为一种时尚,这种砖价格适中.很受大家的喜欢。适用范围被广泛使用于厅堂、过道和室外走道等地面,一般较少使用于墙面。 分类:可分为防滑砖和抛光砖两种 性能:样式古朴,而且价格实惠,其坚硬耐磨防滑的特性尤其适合阳台、露台等区域铺设。 材料:将岩石碎屑经过高压压制而成,表面抛光后坚硬度可与石材相比,吸水率低 价格:防滑砖价格在每平方米35元~50元,而抛光砖的价格则在每平方米80元~110元 规格:有300mm×300mm、400mm×400mm、500mm×500mm、600mm×600mm、800mm×800mm。 常见问题:购买前要做防滑测试。 铺设注意点:在铺设中尽量用干铺法能有效避免瓷砖在铺装过程中造成的气泡、空鼓等现象的发生。 ¥358~428/㎡现代简约/ 欧式地面

/ 墙面/ 客厅/ 卧室/ 餐厨石材 釉面砖: 概念:釉面砖就是砖的表面经过施釉高温高压烧制处理的瓷砖,这种瓷砖是由土胚和表面的釉面两个部分构成的。釉面的作用主要是增加瓷砖的美观和起到良好的防污的作用。釉面砖是装修中最常见的砖种,由于色彩图案丰富,而且防污能力强,被广泛使用于墙面和地面之中。但因为釉面砖表面是釉料,所以耐磨性不如抛光砖。分类按原材料分为陶制釉面砖和瓷制釉面砖。依光泽不同,又分为亚光和亮光两种。适用范围厨房应该选用亮光釉面砖,不宜用亚光釉面砖,因油渍进入砖面之中,很难清理。釉面砖还适用于卫生间阳台等。 分类:按材料分陶制釉面砖,瓷制釉面砖按光泽分亮光釉面砖哑光釉面砖 性能:瓷砖的花色多,不吸水不吸污,广泛应用墙面和地面。 材料:由陶土或者瓷土烧制而成 价格:80-200元/平米之间 规格:正方形釉面砖有152×152mm、200×200mm、长方形釉面砖有152× 200mm、200×300mm等,常用的釉面砖厚度5mm及6mm。 常见问题:热胀冷缩容易产生龟裂,坯体密度过于疏松时,水泥的污水会渗透到表面。 铺设注意点:墙砖应从下向上铺贴,地面要打平。并注意防水层的处理。砖面要镶平,角度要准确。 抛光砖: 概念:抛光砖就是通体砖坯体的表面经过打磨而成的一种光亮砖,属于通体砖的一种。抛光砖表面光洁、坚硬耐磨、还可以做出各种仿石、仿木效果。在运用渗花技术的基础上,抛光砖可以做出各种仿石、仿木效果。分类可分为渗花型抛光砖、微粉型抛光砖、多管布料抛光砖、微晶石。适合在除洗手间、厨房以外的多数室内空间中使用。 分类:渗花型抛光砖微粉型抛光砖多管布料抛光砖微晶石 性能:吸水率低,耐磨性能好,不变形,不变色,硬度大,可以任意的切割、打磨、倒角等。 材料:采用特种专用熔块同基料混合后压制 价格:普通渗花抛光砖19-22元/片微晶100-200元/片 规格:常用400x400mm、500x500mm、600x600mm、800x800mm、900x900mm、1000x1000mm。

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。

卫浴各种石材的区别

天然石、人造石、微晶石、凤凰石、铝质石的区别 天然石最常见的是花岗石和大理石。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。 人造石是人造大理石和人造玛瑙的总称。是用不饱和聚脂树脂与填料、颜料混合,加入少量引发剂,经一定的加工程序制成的。在制造过程中配以不同的色料可制成具有色彩艳丽、光泽如玉酷似天然大理石的制品。 微晶石也是人造石的一种,只是质量高,成份上也有要求。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,可以把微晶石为三类:无孔微晶石、通体微晶石、复合微晶石。 凤凰石也是微晶石的一种,又叫做“无孔”微晶石,可以说真正弥补了普通微晶石目前存在的所有缺陷。 铝质石,是一种新型的矿物填充型高份子復合材料。由天然矿石粉(铝粉)、高性能树脂和天然颜料聚合,经高温、高压处理而成。它兼备大理石的天然质感和坚固质地,陶瓷的光洁细腻和木材的易加工性,质感细腻、触感温润、表里如一、品位高雅。天衣无缝的加工拼接、梦幻般的色彩纹理,几乎没有任何设计上的限制,令您的创意设计得以淋漓尽致的发挥,是在有限空间内发挥无尽创意的极致表现。被誉为“室内装饰的极品材料”和“品位生活艺术家”。 人造石 人造石:人造石是用非天然的混合物制成的,如树脂、水泥加碎石黏合剂。 人造石产品制造简便、生产周期短、成本低、广泛用于各种室内及室外建筑装饰。人造石30年前在美国问世,我国最早应用人造石制品作为装饰材料的是90年代中期一些沿海发达城市,几年后广泛流行。现在这股热潮正向内地中小城市蔓延。 这种产品有如下特点: 1.外观––表面光洁、无气孔、麻面等缺陷,色彩美丽、基体表面要有颗粒悬浮感、具有一定的透明度。 2.物理、化学性能––具有足够的强度、刚度、硬度、特别是耐冲击性、抗划痕性要好。 3.耐久性––具有耐气候老化、尺寸稳定、抗变形以及耐骤冷骤热性。 人造石与天然大理石主要区别在哪里? 人造石具有无毒、无渗透、易切削加工、色彩可任意调配、形状任意浇铸、能拼接各种形状及图案、能与水槽连体浇铸、拼接不留痕迹等优点;而天然大理石除硬度高于人造石外,其它方面是无法与人造石相比的,有些天然大理石还具有放射性物质,对人体有害。 人造石产品主要有哪些用途? 人造石除了可以做高档料理台面、窗台、浴盆、台盆、大楼立柱、高级休闲桌外,还可以浇铸成各种雕塑装饰品,相信今后还有更多的用途会被人们发现。

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。

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

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

瓷砖的分类、区别、优缺点

瓷砖的分类与区别 瓷砖种类,按其制作工艺及特色可分为釉面砖、通体砖、抛光砖、玻化砖及马赛克。不同特色的瓷砖当然有各自的最佳用途,对瓷砖知识有足够的了解,可以在装饰居室时做到有的放矢,物尽其用。 通体砖: 概念:通体砖即是一种不上釉的瓷质砖,而且正面和反面的材质和色泽一致,有很好的防滑性和耐磨性。我们平常所说的“防滑砖”大部分都是通体砖。通体砖是一种耐磨砖,虽然现在还有渗花通体砖等品种,但相对来说,其花色比不上釉面砖。由于目前的室内设计越来越倾向于素色设计,因此通体砖也越来越成为一种时尚,这种砖价格适中.很受大家的喜欢。适用范围被广泛使用于厅堂、过道和室外走道等地面,一般较少使用于墙面。 分类:可分为防滑砖和抛光砖两种 性能:样式古朴,而且价格实惠,其坚硬耐磨防滑的特性尤其适合阳台、露台等区域铺设。 材料:将岩石碎屑经过高压压制而成,表面抛光后坚硬度可与石材相比,吸水率低 价格:防滑砖价格在每平方米35元~50元,而抛光砖的价格则在每平方米80元~110元 规格:有300mm×300mm、400mm×400mm、500mm×500mm、600mm×600mm、800mm×800mm。 常见问题:购买前要做防滑测试。 铺设注意点:在铺设中尽量用干铺法能有效避免瓷砖在铺装过程中造成的气泡、空鼓等现象的发生。釉面砖: 概念:釉面砖就是砖的表面经过施釉高温高压烧制处理的瓷砖,这种瓷砖是由土胚和表面的釉面两个部分构成的。釉面的作用主要是增加瓷砖的美观和起到良好的防污的作用。釉面砖是装修中最常见的砖种,由于色彩图案丰富,而且防污能力强,被广泛使用于墙面和地面之中。但因为釉面砖表面是釉料,所以耐磨性不如抛光砖。分类按原材料分为陶制釉面砖和瓷制釉面砖。依光泽不同,又分为亚光和亮光两种。适用范围厨房应该选用亮光釉面砖,不宜用亚光釉面砖,因油渍进入砖面之中,很难清理。釉面砖还适用于卫生间阳台等。 分类:按材料分陶制釉面砖,瓷制釉面砖按光泽分亮光釉面砖哑光釉面砖 性能:瓷砖的花色多,不吸水不吸污,广泛应用墙面和地面。 材料:由陶土或者瓷土烧制而成 价格:80-200元/平米之间 规格:正方形釉面砖有152×152mm、200×200mm、长方形釉面砖有152× 200mm、200×300mm等,常用的釉面砖厚度5mm及6mm。 常见问题:热胀冷缩容易产生龟裂,坯体密度过于疏松时,水泥的污水会渗透到表面。 铺设注意点:墙砖应从下向上铺贴,地面要打平。并注意防水层的处理。砖面要镶平,角度要准确。

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

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