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堇青石基微晶玻璃的制备方法及性能控制
类别:传统陶瓷—陶瓷制品的制备与工艺技术—建筑陶瓷   浏览人数:2553   发布时间:2007-9-15
 
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  1 制备方法
  1.1 熔融法
  早期的微晶玻璃就是用熔融法制备的,其工艺流程为:
  配料→高温熔制→熔体成形→退火→晶化、核化
  熔融法可沿用任何一种玻璃的成形方法,如压制、压延、吹制拉制、浇注等。对于制备薄壁空心制品和小截面形状的制品,其优点更为明显。但堇青石基微晶玻璃的熔制温度较高(1500~1600℃),且不易熔制均匀,往往需要进行重熔,且熔融法制备的微晶玻璃热处理时间相对较长。
  1.2 烧结法
  烧结法在某种程度上有利于克服熔融法的缺点。
  其工艺流程为:
  配料→熔制→水淬→粉碎、过筛→成形→烧结→制品加工
  由于不需要经过玻璃形成阶段,故烧结法适于极高温熔制玻璃的制备。同时,该法经水淬后,玻璃颗粒细小,表面积增加,故比熔融法更易于结晶,有时可不用晶核剂。但是,烧结法制备的材料中或多或少都存在气孔,因此与熔融法相比,其制备出的材料的致密度要差。1.3溶胶一疑胶法。
  溶胶—凝胶法是低温合成材料的一种新工艺,它最早是用来制备玻璃的。近年来一直是玻璃陶瓷等先进材料研究领域的热点。其工艺流程为:
  将含堇青石(Mg2Al4Si5O18)组成元素的金属无机或有机化合物水解形成凝胶→烘干→粉末→成形→烧结。
  该法的优点在于:它的制备温度比传统方法低,可防止某些组分挥发;可获得高纯均质的材料;并且可扩展组成范围,制备出传统方法无法制备的材料。但是溶胶洲疑胶法的成本高、生产周期长;并且凝胶在烧结过程中收缩较大,制品容易变形。
  2 性能控制
  2.1 基础玻璃成分设计
  材料的结构决定其性能。对于微晶玻璃材料,它的结构既取决于玻璃的组成,又依赖于它的热处理工艺。组成是影响微晶玻璃析晶性能和微晶玻璃主晶相的主要因素。对于MgO一Al2O3一SiO2系统微晶玻璃,根据预定的性能要求设计组成,材料须在强度、热膨胀系数、介电性及化学稳定性等方面达到一定指标。
  在组成设计中要考虑以下几个问题:(1)尽量使玻璃较易熔炼,能在工业条件下被熔制;(2)玻璃在成形过程中保持稳定不析晶,并在重新热处理时应能在整个体积内均匀析晶;(3)避免在退火过程中结晶;(4)玻璃在晶化过程中要求具有尽可能小的变形。根据MgO一Al2O3一SiO2三元相图上的玻璃形成区、平衡共熔温度、析出的晶相种类以及预期析出的主晶相确定玻璃组成。为保证玻璃在较低的温度下熔制,基础玻璃的主体成分应选择在相图的最低共熔点附近。
  为改善熔制特性和析晶性能,可考虑添加适量助熔成分,如B2O3、P2O5、Bi2O3、PbO、ZnO和CeO2等,一般加入量不超过10%(wt%)。所添加氧化物的阳离子半径要尽量大以避免对镁、铝和硅离子的置换,并且其熔化温度要比玻璃形成体低。J.M.........

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