微晶玻璃及其应用教学文案
微晶玻璃的制备与应用
微晶玻璃的种类、制备及应用摘要：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。
本文分析了微晶玻璃在材料科学中的作用，并着重介绍了微晶玻璃的种类、制备方法及其应用。
关键词：微晶玻璃；种类；制备；应用Type、preparation and application of glass ceramicsAbstract: microcrystalline glass is a kind of the base glass to strictly control the crystallization behavior and made of crystal and glass phase homogeneous distribution of materials. Because of its high mechanical strength, thermal expansion can be adjusted, good thermal shock resistance, chemical corrosion resistance, low dielectric loss, good insulation and excellent comprehensive properties, has been widely used in many fields. This paper analyses the role of microcrystalline glass in materials science, and emphatically introduces the category, glass ceramics and preparation method and application thereof.Keywords: glass ceramics; species; preparation; application一、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。
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃介绍
微晶玻璃（Microcrystalline glass），又称玻璃钢，是一种高性能
玻璃，它具有高熔点、高硬度、高抗损伤性、高粘结性，是一种具有优异
性能的玻璃。
微晶玻璃一般由一种或多种氧化物组成，以硅酸铝硅酸锰为
基本构成元素，具有铝、锰、钛等金属的氧化物成分。
微晶玻璃制造工艺
微晶玻璃的重要原料是硅酸铝、硅酸锰、硅酸钛等金属元素的氧化物，一般经过精细加工组成成分，采用烧结工艺制造出来。
根据加工工艺不同，可以将微晶玻璃分为微晶玻璃颗粒、碎片和微晶玻璃块三种形式。
微晶玻璃的性能特点
1.高熔点：微晶玻璃的熔点可达1600℃，远远高于普通玻璃，具有
良好的高温耐受能力。
2.高硬度：由于微晶玻璃中含有较多的金属元素，具有较高的硬度，
受损伤比普通玻璃小。
3.高抗温性：因为微晶玻璃具有自身的特殊性，具有比普通玻璃更高
的耐热性能，在高温条件下表现良好，可以长时间在高温环境下工作。
4.高抗化学腐蚀性：微晶玻璃表面具有自身的化学结构，能有效抵御
化学侵蚀，耐酸碱性腐蚀能力强，非常适合接触各种有害物质的环境。
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。
微晶玻璃用途和特点
微晶玻璃用途和特点
在当今科技日新月异的时代，一种新型材料——微晶玻璃正悄然改变着我们的生活。
这种材料以其独特的性能和美观的设计，赢得了越来越多人的青睐。
本文将探讨微晶玻璃的用途和特点，以及它如何成为现代科技与美学的完美结合。
微晶玻璃是一种由高度有序的纳米晶体颗粒组成的透明材料。
它的制作工艺十分精细，需要经过多道严格的工序。
然而，正是这些复杂的制作过程赋予了微晶玻璃无可比拟的优越性能。
首先，微晶玻璃具有极高的硬度和耐磨性，使其成为理想的建筑材料、电子设备外壳等应用领域的理想选择。
其次，微晶玻璃具有良好的隔热性和保温性，使其在家电、汽车等领域得到广泛应用。
此外，微晶玻璃还具有优异的光学性能，如高透明度、抗紫外线等特点，使其在照明、显示设备等领域具有广泛的应用前景。
除了强大的性能，微晶玻璃还以其独特的美学设计吸引了众多设计师和消费者。
由于其高度有序的晶体结构，微晶玻璃呈现出丰富的色彩和纹理变化，为设计师提供了广阔的创作空间。
无论是现代简约风格的家居装饰，还是时尚前卫的电子产品设计，微晶玻璃都能发挥出独特的美感效果。
同时，由于其良好的加工性能，微晶玻璃可以轻松地进行切割、打孔、抛光等加工工艺，使得产品设计更加灵活多样。
随着人们对生活品质的要求不断提高，微晶玻璃的应用前景越来越广阔。
在建筑领域，越来越多的建筑师开始尝试将微晶玻璃应用于外墙、天窗、地面等方面，以提升建筑的整体美感和舒适度。
在电子
设备领域。
建筑微晶玻璃的发展与应用
建筑微晶玻璃的发展与应用发布时间：2022-10-18T03:55:57.997Z 来源：《建筑设计管理》2022年11期作者：张佳辉钱韧[导读] 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张佳辉钱韧中建材玻璃新材料研究院集团有限公司安徽蚌埠 233018摘要：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，它们的组织、性能都不同。
微晶玻璃的特性取决于其晶体成分和玻璃的成分和含量。
所以，它既具有玻璃的特性，也有陶瓷的特性。
微晶玻璃最早起源于感光玻璃，后来经过美国康宁玻璃公司的大力发展，成为一种新型的微晶玻璃。
目前，全球已研制出多种微晶玻璃，包括耐高温微晶玻璃、耐磨耐腐蚀微晶玻璃、结构微晶玻璃、压电微晶玻璃、生物微晶玻璃、建筑微晶玻璃等。
在机械，电子，电气，航天、建筑、医药等领域有着广泛的应用前景。
Microcrystalline glass is a polycrystalline composite material with fine grains and evenly distributed in the vitreous body by controlling crystallization of a specific composition of basic glass at a certain temperature. Compared with glass and ceramics, their structure and properties are different. The characteristics of glass-ceramics depend on the composition of the crystal and the composition and content of the glass. So, it has the characteristics of both glass and ceramic. The microcrystalline glass originated from photosensitive glass and later became a new type of microcrystalline glass after the vigorous development of Corning Glass Company. At present, the world has developed a variety of glass-ceramics, including high-temperature glass-ceramics, wear-resistant glass-ceramics, structural glass-ceramics, piezoelectric glass-ceramics, biological glass-ceramics, architectural glass-ceramics, etc. In machinery, electronics, electrical, aerospace, construction, medicine and other fields have a wide range of application prospects.关键词：建筑工程；微晶玻璃；性能特性Key words: construction engineering; Crystalline glass; Performance characteristics微晶陶瓷复合板是一种优良的建材。
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃及其用途0906-17微晶玻璃及其用途0906-17微晶玻璃是一种具有微晶结构的新型无机非金属材料，由于其独特的物理、化学和光学性质，使得它在各种领域得到了广泛的应用。
首先，微晶玻璃具有优异的光学性能，因此常用于光学元件的制造。
微晶玻璃具有高透光率，能够传递更多的光线，因此在光学仪器、光学器件和光学镜片中得到了广泛的应用。
与其他材料相比，微晶玻璃具有较低的色散性，因此可以用来制造高质量的透镜和摄像头镜头。
其次，微晶玻璃具有优异的力学性能，具有很高的硬度和强度。
这使得微晶玻璃可广泛应用于耐磨损、抗刮擦的领域。
例如，在手机屏幕和计算机显示屏等电子设备中，由于微晶玻璃的高硬度和耐磨性，可以有效地保护屏幕不被刮伤和磨损。
此外，微晶玻璃还具有优异的热性能，因此常用于热工器件的制造。
微晶玻璃具有很低的热膨胀系数，可以承受高温变形，因此广泛应用于高温熔融炉、燃烧室和高温反应器等热工设备中。
同时，微晶玻璃还具有较低的热导率，可以有效地隔热，因此在保温材料的制造中也得到了应用。
此外，由于微晶玻璃具有优异的化学稳定性和生物相容性，因此在生物医学领域中有广泛的应用。
微晶玻璃可以用于制备人工关节、人工骨骼和人工牙齿等人工器官，以及生物药物的包埋和缓释材料。
由于其良好的生物相容性，微晶玻璃可以与人体组织相容，并且不会引起免疫反应和排异反应。
此外，微晶玻璃还可以用于制备高性能的陶瓷材料和复合材料。
微晶玻璃具有优异的陶瓷化能力，可以与其他材料混合制备各种性能优异的复合材料。
例如，将微晶玻璃与纤维增强材料混合，可以制备出高强度、高硬度的复合材料。
总结起来，微晶玻璃是一种非常有前景的新型材料，具有优异的光学性能、力学性能、热性能和化学稳定性。
因此，微晶玻璃在光学器件、电子设备、热工设备、生物医学领域和复合材料制备等领域都有广泛的应用前景。
微晶玻璃漫谈
组成
微晶玻璃：微晶相（0.1~0.5um）与玻璃相共存的复相材料。 玻璃：玻璃相（非晶相）。
颜色与透明度
微晶玻璃：可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体。 玻璃：一般是各种颜色、透光率各异的透明体。
2
微晶玻璃的特性
微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又兼具陶瓷的 多晶特征，集中了玻璃和陶瓷的特点。其性能 指标往往优于同类玻璃和陶瓷。
其结构致密、晶体均匀、纹理清晰、具有玉质般的观感；外观平滑光亮、色泽柔和 典雅、无色差、不褪色；具有坚硬、耐磨的力学特性、优良的耐酸、耐碱性能；并 且具有不吸水、抗冻以及较低的热膨胀系数和独特的耐污染性能；绿色、环保、无 放射性污染；并可根据需要设计制造出众多类型、不同色泽花样、规格的平板及异 型板材。
2
新型透明防火微晶玻璃
新型透明防火微晶玻璃是近年来国外研制开发的一类新型β-石英透明微晶玻璃，具 有良好的抗热炸裂和耐火性能，遇到火灾时在一定的耐火时间内不会炸裂，从而可 以隔断火焰和烟气。
地面
7/16/2020
内墙
7/16/2020
大堂柱体
7/16/2020
外墙干挂
7/16/2020
在电子工业的应用
1 物理、化学特性
力学特性 2
热膨胀系数可在很大范围内调整；
与相同力学性能的金属材料相比，密 度小、质地致密、不透水、不透气； 具有良好的化学稳定性和热稳定， 能 适应恶劣的使用环境；
机械强度高； 硬度大，耐磨性能好；
微晶玻璃的特性
电绝缘性能优良，介电损耗小、介电 常数稳定；
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
2
硬盘基板
目前，微晶玻璃基板已经应用到计算机硬盘上，来增加磁盘的存储能力。与金属合 金、Al2O3陶瓷基板相对比，微晶玻璃具有更优越的力学性能，它在受到冲击和弯 曲压力时不易变形。此外，微晶玻璃基板具有更平整和光滑的表面，相对陶瓷更适 合于平板薄膜技术。
微晶玻璃的特点及应用
THANK YOU FOR YOUR ATTENTION!
微晶玻璃的特点及应用
金上校
微晶玻璃的优良 特点 丰富的色泽和良 好的质感
表面光洁度远远高于天然石材，其光 泽亮丽，使建筑物豪华和气派、庄重
色调均匀
微晶玻璃颜色均匀，达到更辉煌的装饰效果。尤 其纯白色微晶玻璃，是天然石材所望尘莫及的。 具有玻璃不吸水的天生特性，不易污染，其豪 华外观不受任何雨雪的侵害，能全天候地永葆 高档建筑的堂皇 无机材料经高温精制而成，其结构均匀细密，比 天然石材更坚硬、耐磨、耐酸碱等，即使暴露于 风雨及被污染的空气中也不会变质、褪色 不含任何放射性物质，确保环境无放射性污染。 光线不论从任何角度照射，都可形成自然柔和的 质感，毫无光污染
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Ashbee.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
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 — Al 2 O 3 — 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
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在许多微晶玻璃中，残余玻璃相可以形成多孔膜结构。以β-锂辉石 固溶体为主晶相的锂铝硅不透明微晶玻璃中，残余玻璃相中SiO2含 量较高，黏度较大，因而能够阻碍铝离子膜网络。因此，锂铝硅微 晶玻璃在高温下具有非常好的颗粒稳定性，可以在1200℃的高温下 长时间使用。 所谓残余结构式指微晶玻璃如实地保留了基础玻璃中原有的结构。 微晶玻璃成核的第一步往往是液-液分相，形成液滴。如在二元铝硅 玻璃中，从高硅基质中分离出组成类似于莫来石的高铝液滴。热处 理时，高铝液滴晶化成为莫来石微晶体，其外形继承了母体液滴的 球形外貌。由于微晶体尺寸很小，只有几十纳米，尽管莫来石与硅 质玻璃之间的折射率相差较大，对可见光的散射很小，是一种透明 微晶玻璃。
微晶玻璃及其应用
张长鑫
1 微晶玻璃的概述
微晶 玻璃
2
微晶玻璃的分类和制造 工艺
3 微晶玻璃的结构性能
4 微晶玻璃的应用
发现过程：
在1952年的一天，康宁玻璃厂（CorningGlassWorks）化学家唐·斯图 基（DonStookey）将一块光敏玻璃的样本放到火炉中，将温度设定 在600摄氏度。在加热过程中的某个时刻，一名控制员犯了错误， 将温度提升到900摄氏度。斯图基原本以为这块玻璃将会熔化，火 炉也将被烧毁；但当他打开炉门时却奇怪地发现，这块锂硅酸盐玻 璃已经变成了一块奶白色的薄板。当他试图拿出这块薄板的时候， 由于钳子未能夹紧的缘故，导致这块玻璃样本滑落在地，但却没有 摔碎，而是弹了起来。斯图基后来入选了美国国家发明家名人堂 （NationalInventorsHallofFame），但在当时他并不知道自己偶然间 发明了第一块有机微晶玻璃，这种材料随后被康宁命名为“微晶玻 璃”
浇铸法工艺流程：
配料
混合
玻璃熔制
浇铸
研磨抛光
微晶玻璃
晶化
脱模
带颗粒纹 理产品
优点：可浇铸成异形性，对生产一些异形板有很大优势，产品致密 度高，无气孔，抗压强度大。 缺点：对模具质量要求高，模具损耗大，生产成本高。
溶胶凝胶法：
将金属有机盐作为原料，溶解到乙醇中，，并以醋酸为催化 剂；在恒温下加热，一段时间后，随部分溶剂挥发，有积金属盐不 断水解并缩聚，溶液的浓度和粘度不断增大，并形成一种不可流动 的凝胶状态，然后再逐步进行热处理，最后获得微晶玻璃。
烧结法的制备流程为；
铺料
过筛分级
破碎研磨
烘干
烧结
晶化
退火
微晶玻璃原 版
带有颗粒纹 理的制品
研磨抛光
压延法的工艺流程：
配料
混合
玻璃熔制
压延
微晶玻璃
晶化
玻璃平板
热切割
研磨抛光
带颗粒纹 理成品
优点：产品致密度高，无气孔，抗折强度大，制造工艺连续，可全 线自动化生产。 缺点：析晶难以控制，整体析晶时间长，成品率低，成本高。
微晶玻璃的 分类
按外观
按材料 按基础玻璃
组成
按性能
．透明微晶玻璃 ．不透明微晶玻璃
．技术微晶玻璃 ．矿渣微晶玻璃
．硅酸盐类，铝硅酸 盐类，硼硅酸盐类
．硼酸盐类，磷酸盐 类
耐高温，耐热 冲击，耐高强
度．
．低膨胀，低 介电损失，压 电性，生物性
微晶玻璃的制备工艺可分为：烧结法，压延法，浇铸法和溶胶—凝 胶法
优点：其制备低温远低于传统方法，同时可以避免一些组分挥发， 减少污染。其组成完全可以按照传统配方和化学计量准确获得。 缺点：凝胶在烧结过程中有很大的收缩，易变形。
微晶玻璃的显微结构：
微晶玻璃的显微结构主要由组成和热处理工艺所决定,对于微晶玻璃 的物理特性如机械强度、断裂韧性、透光性、抗热震性等有很大影 响。微晶玻璃的显微结构主要有枝晶结构、超细颗粒、多孔膜、残 余结构、积木结构、柱状互锁结构、孤岛结构、片状孪晶等。
性能：
当玻璃中种充满微小晶体后，玻璃的性质即可发生变化，机既有非 晶形变转变为具有金属内部晶体结构的玻璃结晶材料，其内微晶体 的大小可达到几纳米到几微米，晶体数量可到50﹪-90﹪.因此微晶 玻璃具有高机械强度，低导电性，良好的可加工性能，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。它近似于一种硬化后不硬不碎的凝胶，是一种新的透明或半透 明的无机材料。
枝晶结构是由晶体在某一晶格方向上加速生长造成的。枝晶的总轮 廓与通常晶体形貌相似，在枝晶结构中保留了很高比例的残余玻璃 相。枝晶在三维方向上连续贯通，形成骨架。由于氢氟酸对亚硅酸 锂的侵蚀速度要比铝硅酸盐玻璃相更快，亚硅酸锂枝晶有容易被银 感光成核，可将复杂的图案转移到微晶玻璃上。
高度晶化微晶玻璃的晶粒尺寸可以控制在几十纳米以内，得到超细 颗粒结构。在锂铝硅透明微晶玻璃中，由于充分核话，基础玻璃中 形成大量的钛酸锆晶核，β-石英固溶体晶相在晶核上外延生长，形 成平均晶粒尺寸约60nm均匀的超细颗粒结构。由于晶粒尺寸远小于 可见光波长，并且β-石英固溶体的双折射率较低，该微晶玻璃透光 率很高。 类硅酸盐矿物在二维方向上结晶能够产生一种互锁的积木结构，是 可切削微晶玻璃的典型显微结构。由于云母晶相较软，而且能使切 削工具尖端引起的裂纹钝化、偏转和分支而产生碎片剥落，不会产 生灾难性破坏，因此即使晶相体积分数仅40%也具有良好的可切削 性，此外，云母相的连续性也使此类微晶玻璃具有很高的电阻率和 介电强度。
3；电子与微电子材料上的应用用溶胶—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生物医学材料上 有广泛应用。 4：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。
微晶玻璃的应用
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。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。
2:光学材料上的应用近几年，出现了用锂系微晶玻璃材料制造 光纤接头，它与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。