Al_2O_3对低熔点硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响_陈珍霞

合集下载

Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料介电性能和微观结构的影响

Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料介电性能和微观结构的影响

Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料介电性能和微观结构的影响王少洪;周和平【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2005()z2【摘要】Al2O3具有优异的电性能和物理性能,将Al2O3作为CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料的烧结助剂,能够起到良好的助烧作用.用X-Ray,SEM,TG-DTA 和介电频谱测试等方法系统研究了Al2O3含量对CaO-B2O3-SiO2系微晶玻璃陶瓷材料烧结性能、介电性能和微观结构等的影响.结果表明,有适量的Al2O3添加的该体系陶瓷材料能够在低温(<900℃)烧结.烧结体在高频下具有低介电常数和低介电损耗(ε<5,tg<0.0013;1MHz~1.8GHz).Al2O3含量的增加使得CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料的烧结温度发生变化,而对烧结体的介电性能影响不大.【总页数】4页(P1108-1111)【关键词】玻璃陶瓷;介电性能;微观结构【作者】王少洪;周和平【作者单位】清华大学,北京,100084 清华大学,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TM28【相关文献】1.ZnO和Na2O对CaO-B2O3-SiO2介电陶瓷结构与性能的影响 [J], 孙慧萍;张启龙;杨辉;邹佳丽;尤原2.Al2O3对低介电封接玻璃结构与性能的影响研究 [J], 王巍巍;杨小菲;曹欣;李金威;仲召进;马立云3.TiO2掺杂对Al2O3的致密化、微观结构和微波介电性能的影响 [J], 袁翠;陈成;李蔚4.MgO掺杂对Al2O3基微波介质陶瓷材料烧结及介电性能的影响 [J], 文智弘;孙成礼;张树人;周星5.CaO-B2O3-SiO2玻璃相对BaAl2Si2O8陶瓷结构与介电性能的影响 [J], 严欣堪;丁士华;黄龙;张晓云;李超;朱惠因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

B2O3对Yb3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响

B2O3对Yb3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响

文章编号:1006-3080(2019)03-0396-06DOI: 10.14135/ki.1006-3080.20180327002B 2O 3对Yb 3+掺杂磷酸盐玻璃结构和光学性能的影响杨 斌, 曾惠丹, 蒋烨佳, 陈春雨, 李文婧, 陈国荣(华东理工大学超细材料制备与应用教育部重点实验室,上海 200237)摘要:采用传统熔融淬冷法制备了掺镱硼磷酸盐玻璃,研究了B 2O 3的引入对该玻璃系统光学性能的影响。

利用洛仑兹拟合吸收光谱和荧光光谱得到Yb 3+在硼磷酸盐玻璃中的能级分裂,计算了晶体场强参数和Yb 3+周边配位体结构的非对称性,结合玻璃的结构信息解释Yb 3+局域环境和荧光性能的变化。

实验结果表明,B 2O 3的引入改变了Yb 3+晶体场强参数和周边配位体结构的非对称性,能有效增大Yb 3+ 的d Stark 能级分裂值。

B 2O 3的引入能交联起磷酸盐长链,使玻璃由链状结构转变为三维网络结构,增强了玻璃的化学稳定性,改善了Yb 3+的发光环境。

因此,硼磷酸盐玻璃有望作为高功率掺镱基质材料。

关键词:Yb 3+;硼磷酸盐玻璃;Stark 分裂;光学性能中图分类号:TQ17文献标志码:A 近年来,稀土离子掺杂玻璃广泛应用于高功率光纤激光器和放大器[1-5]。

其中,Yb 3+存在能级结构简单、基态和激发态能级之间能量间隔大以及不存在交叉弛豫等缺陷,适合产生超短脉冲激光和制备紧凑高效的二极管泵浦模锁飞秒固态激光器。

因此,掺镱激光玻璃得到了广泛的研究。

在众多玻璃基质中,磷酸盐玻璃吸收发射截面大、荧光寿命长、非线性折射率和热膨胀系数小,成为使用最广泛的激光玻璃基质。

磷酸盐玻璃网络为PO 4四面体相互连接形成的链式层状结构[6],该结构最大的缺点是化学稳定性差、机械强度和抗热冲击性低,限制了激光输出功率的提高。

张丽艳等[7]研究Yb 3+在磷酸盐和氟磷酸盐玻璃中的Stark 能级分裂对激光性能影响,发现Yb 3+掺杂氟磷酸盐玻璃中得到1.166 W 的连续激光输出,而在磷酸盐玻璃中无法实现激光输出;同时,Yb 3+下能级2F 7/2在磷酸盐玻璃中Stark 分裂值太小,导致激光下能级粒子排空困难,从而产生严重的热拥塞问题。

TiO_2_Al_2O_3薄膜的原子层沉积和光学性能分析

TiO_2_Al_2O_3薄膜的原子层沉积和光学性能分析

2


图1 Fig. 1 system
小口径激光损伤测量平台
Schematic layout of small optic damage test
Beneq) 对石英和 采用 ALD 镀膜机( P400A,
图2 Fig. 2
激光脉冲的时间与空间分布
Photograph of laser pulse time and spatial distributions
Maximal 224. 22 44. 21 221. 66 43. 43 nm nm nm nm
Minimum 223. 48 43. 86 220. 79 43. 20 nm nm nm nm
表2 Tab. 2 Thin film 110 110 280 280 ℃ ℃ ℃ ℃ Al2 O3 TiO2 Al2 O3 TiO2 Target thickness 224. 06 43. 66 220. 29 43. 56 nm nm nm nm
Ф50 mm 的玻璃基片, 由于 ALD 沉积过程采用的 是控制前驱体的循环次数来控制膜层的厚度 , 而 本实验中每个循环沉积的薄膜厚度仅有 0. 1 nm 左右, 因此得到的实验厚度和理想厚度非常接近 ,
ALD 膜层厚度结果
Thickness of films deposited by ALD Actual thickness Nonuniformity Result 223. 48 43. 99 220. 79 43. 20 nm nm nm nm Max / Min - 1 0. 33% 0. 79% 0. 39% 0. 53% Result / Target 0. 26% 0. 75% 0. 23% 0. 99%

B2O3Al2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响

B2O3Al2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响

第37卷 第1期 陕西科技大学学报 V o l.37N o.1 2019年2月 J o u r n a l o f S h a a n x iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y F e b.2019* 文章编号:2096-398X(2019)01-0108-05B 2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响乔荫颇1,2,李新宇1,陈 璞1,李明阳1,王答成2(1.陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西西安 710021;2.彩虹集团公司,陕西咸阳 712021)摘 要:采用熔融冷却法制备了不同B2O3/A l2O3比例的B2O3-Z n O-N a2O-A12O3系硼酸盐玻璃,并通过X射线衍射(X R D)㊁红外光谱(F T-I R)㊁R a m a n光谱㊁密度测试及示差扫描量热法(D S C)等对玻璃的结构和热性能进行了表征,并研究了B2O3/A l2O3比例对其结构和性能的影响.研究表明,制备得到的玻璃样品的网络结构主要由[B O3]㊁[B O4]和[A1O4]相连的方式构成基本网络骨架.随玻璃基质中B2O3/A l2O3比例降低(A l2O3含量增加),A l3+的存在形式由[A l O4]向[A1O6]转变,使得其网络结构致密性改变,密度及折射率随之变化.热性能分析表明玻璃的热稳定性参数ΔT大于100,表明制备的硼酸盐玻璃具有较为优异的热性能和良好的稳定性.关键词:硼酸盐玻璃;B2O3/A l2O3比例;玻璃结构;热稳定中图分类号:T Q171.73 文献标志码:AE f f e t e o fB2O3/A l2O3r a t i o o n t h e s t r u c t u r e a n dt h e r m a l p r o p e r t y f o r b o r a t e g l a s s e sQ I A O Y i n-p o1,2,L IX i n-y u1,C H E NP u1,L IM i n g-y a n g1,WA N G D a-c h e n g2(1.S c h o o l o fM a t e r i a l sS c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,S h a a n x iU n i v e r s i t y o f S c i e n c e&T e c h n o l o g y,X i'a n710021,C h i n a;2.I r i c oG r o u p C o r p o r a t i o n,X i a n y a n g712021,C h i n a)A b s t r a c t:I nt h i s p a p e r,B2O3-Z n O-N a2O-A12O3s y s t e m A l u m i n u m b o r a t e g l a s s e sw i t hd i f-f e r e n tB2O3/A l2O3m o l a r r a t i ow e r e p r e p a r e du s i ng m e l t-q u e n c hm e th o d.T h e s t r u c t u r e a n dt h e r m a l p r o p e r t i e so f t h e g l a s s e sw e r ec h a r a c t e r i z e db y X R D p a t t e r n,F T-I Rs p e c t r u m,R a-m a ns p e c t r u m,d e n s i t y,r e f r a c t i v ei n d e xa n d D S C.T h ee f f e c to fB2O3/A l2O3w i t h i n g l a s sc o m p o s i t i o no n g l a s ss t r u c t u r ea n dt h e r m a l p r o p e r t i e sw a s f u r t h e rs t ud ie d.I t i sc o n c l u d e dt h a t t h e g l a s sn e t w o r k i sm a i n l y c o m p o s e do f[B O3],[B O4]a n d[A1O4],w h i c h l i n k e d t o-g e t h e rt oc o n s t i t u t et h e b a s i cn e t w o r k s k e l e t o n.A sa g l a s s n e t w o r ki n t e r m e d i a t e,A l3+c h a n g ed i t s s t r u c t u ref r o mt h e[A1O4]f o r mt o[A1O6]f o r ma c c o r d i ng t o th e r a ti o o f B2O3/A l2O3.T h u s,t h ed e n s i t y a n d t h e r e f r a c t i v e i n d e x o f g l a s s e s v a r i e d a s t h e d e n s i t y o f g l a s s n e t-w o r k.T h e r m a l s t a b i l i t yp a r a m e t e r so f g l a s s(ΔT)a r e g r e a t e r t h a n100,w h i c hs h o w e dt h e*收稿日期:2018-08-11基金项目:国家自然科学基金项目(51472151);陕西省科技厅国际科技合作计划项目(2017KW-024);陕西省大学生创新创业训练计划项目(1331)作者简介:乔荫颇(1981-),男,河南孟津人,讲师,博士,研究方向:纳米功能材料㊁生物环境材料㊁光功能玻璃材料第1期乔荫颇等:B2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响b o r a t e g l a s sh a sm o r e e xc e l l e n t t h e r m a l p r o p e r t i e s a nd g o o d s t a b i l i t y.K e y w o r d s:b o r a t e g l a s s;B2O3/A l2O3r a t i o;g l a s s s t r u c t u r e;t h e r m a l s t a b i l i t y0 引言硼酸盐体系玻璃具有透过率高㊁光学性能优良㊁声子能量低和熔融温度较低等特点,已成为实用的玻璃体系,尤其是其可以作为功能发光玻璃的基体材料,在显示器㊁照明及光通讯中有广泛的应用[1-4].理论上,B2O3可以单独形成玻璃,但其软化点低㊁化学稳定性差,并无多大实用价值.通过在硼酸盐玻璃中加入玻璃调整体和中间体物质,可以改变硼酸盐玻璃的结构从而大幅度改善玻璃的性能.A l2O3是典型的玻璃中间体,在玻璃中的结构与其在玻璃中的配位数密切相关,已成为主要的玻璃结构及性能的调整物质[5-7].近年来,很多研究者都致力于含B2O3和A l2O3玻璃的研究[8-10].同时也探讨了A l2O3作为复合组分对玻璃结构及性能的影响[11,12].本文中选用B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3为基础玻璃组分,通过调整玻璃组分中的硼和铝的用量,制备了一系列含有不同B2O3/A l2O3比例的硼酸盐玻璃.通过X射线衍射㊁红外㊁拉曼光谱及热性能等的对比分析,研究了硼酸盐玻璃中的B2O3/ A l2O3比例对其结构及性能的影响,为进一步制备性能优良的功能玻璃基质材料提供了一定的研究基础.1 实验部分1.1 样品制备采用高温熔融-冷却法制备了一系列B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3玻璃.实验试剂为B2O3㊁A l (O H)3㊁Z n O和N a2C O3,以上试剂均为分析纯原料,使用时不用经过进一步提纯.实验样品中的玻璃组成主要包含B2O3㊁Z n O㊁N a2O和A l2O3等,在实验中为研究B2O3/A l2O3比例的影响,保持Z n O和N a2O摩尔分数不变,调节B2O3和A l2O3的摩尔分数,同时保持两者总和相等.实验样品组成如表1所示.样品的制备流程如下:将原料按计量比准确称量,在研钵中经充分研磨混匀后置于刚玉坩埚中,放入升降炉升温,升温速率控制在5℃/m i n.温度升至1200℃恒温熔制3h,随后将熔融的玻璃液迅速浇铸在模具上成型并在400℃的马弗炉中退火2h,随炉冷却至室温.退火后的玻璃样品按照测试要求进行切割㊁抛光备用.表1 实验样品组成S a m p l e B2O3Z n O N a2O A l2O3A177815-A2758152A3738154A4718156A5698158A66781510A76281515A85981518A95681521 1.2 玻璃样品的结构及性能表征样品的结构及性能表征采用日本R i g a k uD/ m a x2200P C型X R D进行.测试条件如下:C u Kα射线,波长λ=0.154056n m,管电压40k V,管电流40m A,扫描范围10°~80°,扫描速度10°/ m i n,步长为0.02°.样品的组成特征红外光谱采用德国布鲁克(B r u k e r)V E R T E X70型傅里叶变换红外光谱仪进行表征.采用K B r压片法进行测试.波数范围400 ~4000c m-1,波数分辨率1c m-1.样品的结构拉曼光谱采用英国R e n i s h a w公司的集成共聚焦拉曼光谱仪进行光谱测试,激光的光源为氩离子激光器,激光波长为785n m.样品的密度基于阿基米德法测量并计算得到.样品的折射率使用V棱镜法测试得到.样品的热学性能采用德国生产的N E T Z S C H S T A449F3型同步热分析仪进行分析测试.测试气氛为氮气,升温速率控制在10K/m i n.灵敏度为1 mW/m g.参比物为α-A l2O3,测试的温度范围设定为25℃~900℃.2 结果与讨论2.1 不同B2O3/A l2O3比例的玻璃的结构图1为不同B2O3/A l2O3摩尔比的玻璃样品的X射线衍射图谱.由图1可知,X射线衍射图谱在20℃~30°和40℃~50°范围内都呈现出宽化的非晶态的弥散的散射峰,说明样品呈现非晶态的玻璃相结构,没有晶体生成.制备的硼酸盐发光玻璃退火后成型良好,外观上为无色透明,表面平整㊃901㊃陕西科技大学学报第37卷且无气泡.图1 玻璃试样的X R D图谱图2为硼酸盐玻璃样品的红外光谱.在图2中400~2000c m-1范围内存在多个吸收峰.位于1532~1320c m-1范围的吸收属于[B O3]中O-B-O键的反对称伸缩振动,1285~1130c m-1范围的吸收属于[B O3]的B-O键的对称伸缩振动, 1120~985c m-1范围的吸收属于[B O4]的B-O -B键的反对称伸缩振动,962~893c m-1范围的吸收属于[B O4]中的B-O-B键的对称伸缩振动,830~610c m-1范围内的吸收属于[B O3]基团B-O-B的弯曲振动,470c m-1附近的吸收峰属于[A1O6]中A1-O键的弯曲振动,770c m-1附近的吸收属于[A1O4]的A1-O伸缩振动.由此可说明,所制备的玻璃样品是以[A1O4]㊁[A1O6]㊁[B O3]和[B O4]构成的混合网络结构.此外,这些特征吸收峰型均比较宽,表明玻璃样品为非晶态,网络结构是无序的.与上图的X射线衍射分析结果一致[13,14].图2 玻璃样品的红外光谱随着B2O3/A l2O3比值的减小,玻璃的吸收强度随之发生变化,这归因于A l3+对游离氧的争夺而对硼原子的配位产生影响.随着A l2O3含量的增加,B2O3/A l2O3比例减小,硼的总量减小, [B O3]的吸收强度也逐渐减小,1532~1320c m-1范围内归属于[B O3]中O-B-O键的反对称伸缩振动吸收峰峰强度逐渐减小.当过多的A l2O3以高配位状态处于网络外体中时,则破坏了玻璃的网络结构,玻璃结构变得疏松,此时470c m-1处[A1O6]的A1-O键的弯曲振动峰逐渐增强.图3为样品的拉曼光谱图.图中1520c m-1的峰为-O H键(即氢键)的弯曲振动峰,是由于硼酸盐玻璃易吸水造成的.800c m-1附近的吸收峰为B -O-B伸缩振动,它是由[B O4]和[B O3]组成的硼氧基团如(B3O6)3-㊁(B5O2)1-等所引起的. 468c m-1处的峰为硼氧环中三角体[B O3]的振动,随着A l2O3含量的增加,玻璃样品的振动峰强度逐渐减小,表明[B O3]含量是逐渐减小的.770 c m-1产生的强偏振峰,是由具有一个[B O4]单元的六元硼酸盐环的对称振动.随着A l2O3含量的增大,位于800c m-1的散射峰强度升高,770c m-1的峰降低,这表明含有两个[B O4]的四硼酸盐基团在减少.A l2O3含量为6%时,770c m-1峰几乎消失[15,16].图3 A1和A4玻璃样品的拉曼光谱2.2 不同B2O3/A l2O3比例玻璃的密度及折射率图4为玻璃样品的密度及折射率随玻璃中A l2O3含量的变化关系.由图4可以看出,其密度随A l2O3含量的增加先有所减小,然后逐渐增大.在A l2O3含量由0~25m o l%的变化过程中,由不含A l2O3时的2.30g/c m3增大到A l2O3含量为15m o l%时的2.475g/c m3,增长幅度达7.6%,而后逐渐减小.当A l2O3含量为6m o l%时,玻璃的密度最小,为2.19g/c m3,最大密度与最小密度变化幅度约为13%.这是由于在A l2O3掺杂量较少时A l3+均以[A l O4]基团存在,由于[A l O4]作为网络形成体其体积较[B O3]大,故而其密度减小.当A l2O3加入量较多时,游离氧不足,此时,A l3+以[A l O6]基团㊃011㊃第1期乔荫颇等:B2O3/A l2O3比例对硼酸盐玻璃结构及热性能的影响作为网络外体填充于玻璃网络间隙.A l3+的积聚作用大于其他的作用,增加了玻璃网络的紧密程度,使玻璃密度又有所增大[17,18].同时,玻璃样品的折射率也呈现出同样的变化趋势.主要原因是由于玻璃的折射率受网络致密度的影响较大,较大的网络致密度会导致材料具有较大的密度和折射率,反之亦然.但是玻璃的密度也不是无限增大的,过量的A l2O3的引入,导致其与玻璃形成体争夺桥氧,玻璃形成体B2O3含量的逐渐减少导致玻璃结构较为疏松,密度又会随之减小,折射率也随之而减少.在硼酸盐体系玻璃中,当B2O3/A l2O3比例逐渐降低时,制备的玻璃样品呈现由无色透明逐渐变至乳浊而失透,表明玻璃样品发生了分相.导致分相的原因是由于B2O3/A l2O3比例越小,玻璃形成体含量减少,A l2O3的含量增高,过多的A l2O3由于游离氧的缺乏以[A1O6]处于网络间隙,过多的非桥氧破坏了玻璃的网络结构而分相,致使玻璃出现乳浊现象[19].图4 硼酸盐玻璃的密度及折射率随A l2O3含量的变化曲线2.3 不同B2O3/A l2O3比例玻璃的热性能图5为玻璃样品的D S C测试曲线,玻璃样品的特征温度T g㊁T x㊁T p(最佳析晶温度)及其稳定性参数ΔT如表2所示.由图5可知,随着B2O3/ A l2O3摩尔比的减小(A l2O3含量增大),T g㊁T x㊁T p均呈现出先增大后减小的变化趋势,且随着A l2O3在玻璃中所占比例的增大,玻璃的析晶峰变的较为平滑,当A l2O3含量达到20m o l%时,析晶峰变的尖锐并且向低温区域偏移,表明玻璃的析晶性能增强,玻璃结构遭到破坏,变得较为疏松.从表2可以看出,大多数玻璃的ΔT都大于100℃,表明这些玻璃的稳定较好.综合比较,以A4玻璃样品的热稳定性较为突出.图5 玻璃试样的D S C曲线(10K/m i n)表2 硼酸盐玻璃特征温度(T g㊁T x㊁T p和ΔT)编号T g/℃T x/℃T p1/℃T p2/℃ΔTA242251555169793A4441547578714106A7462563590728101A848057761168997A9477581615665104 玻璃样品的特征温度参数T g㊁T x㊁T p和ΔT 的变化主要是由于随着A l2O3在玻璃中所占比例不断增大,A l3+夺取非桥氧,以[A l O4]进入玻璃网络,使玻璃网络结构连接更加紧密,T g㊁T x㊁T p和ΔT不断增大,玻璃的析晶能力变差,热稳定性增强.当玻璃体系中提供的游离氧不足时,A l3+会以[A l O6]作为网络外体存在于玻璃网络间隙.当其含量过高时,玻璃体系中非桥氧的增多使得玻璃的结构遭到破坏,玻璃易发生分相或析晶,玻璃的热稳定性则随之降低[20].3 结论本文中选用B2O3-Z n O-N a2O-A l2O3为基础玻璃组分,通过调整玻璃组分中的硼和铝的用量,制备了一系列含有不同B2O3/A l2O3比例的硼酸盐玻璃.通过X射线衍射㊁红外㊁拉曼光谱及热性能等的对比分析,研究了硼酸盐玻璃中的B2O3/ A l2O3比例对其结构及性能的影响,得出了以下结论:X射线衍射㊁红外和拉曼光谱表明,硼酸盐玻璃结构主要是以[A1O4]㊁[A1O6]㊁[B O3]和[B O4]构成的混合网络结构,B3+主要以[B O3]形式存在为主,A l3+则随着B2O3/A12O3摩尔比的变化,由[A1O4]逐渐转变为[A1O6].随玻璃中B2O3/ A l2O3比例的变化,玻璃的内部网络结构致密性发生变化,导致其密度和折射率呈现先减小后增大的变化.此外,热分析表明,玻璃样品的热稳定参数均接近100,具有较好的热稳定性.㊃111㊃陕西科技大学学报第37卷参考文献[1]P a w a rP P,M u n i s h w a rS R,G e d a m R S.E u2O3d o p e db r i g h t o r a n g e-r e d l u m i n e sc e n t l i t h i u m a l u m i n o-b o r a t eg l a s s e s f o rs o l i ds t a t el i g h t i n g[J].J o u r n a lo fL u m i n e s-c e n c e,2018,200:216-224.[2]U s u i Y,O k a d aG,K a w a g u c h i N,e t a l.S c i n t i l l a t i o n a n d o p-t i c a l p r o p e r t i e s o f T i O2-Z n O-A l2O3-B2O3g l a s s e s a n dg l a s s-c e r a m i c s[J].J a p a n e s eJ o u r n a lo fA p p l i e dP h y s i c s,2018,57(4):046203.[3]Y u l i a n t i n i L,H i d a y a tR,D j a m a lM,e t a l.D e v e l o p m e n t o fS m3+d o p e d Z n O-A l2O3-B a O-B2O3g l a s s e sf o r o p t i c a lg a i nm e d i u m[J].J o u r n a l o fN o n-c r y s t a l l i n eS o l i d s,2018,482:86-92.[4]M a l a s h k e v i c hG E,K o u h a rV V,P e s t r y a k o vE V,e ta l.S p e c t r a l-l u m i n e s c e n ta n dl a s e r p r o p e r t i e s o ft h e(Y1-xY b x)(2)O-3-A l2O3-B2O3g l a s s e s[J].O p t i c a lM a t e r i a l s,2018,76:253-259.[5]S h i J,H eF,X i e JL,e t a l.K i n e t i ca n a l y s i so f c r y s t a l l i z a-t i o ni n L i2O-A l2O3-S i O2-B2O3-B a O g l a s s-c e r a m i c s[J].J o u r n a l o fN o n-c r y s t a l l i n eS o l i d s,2018,491:106-113.[6]Z h a n g LL,L uY D,K a n g JF,e t a l.S e l e c t i o no f o p t i m u mc o m p o s i t i o no fa l u m i n o b o r o s i l i c a t e g l a s s e sw i t he x c e l l e n td ie l e c t r i c p r o p e r t i e sa c c o r d i n g t oo r t h o g o n a le x p e r i m e n td e s i g n[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l s S c i e n c e:M a t e r i a l s i nE l e c-t r o n i c s,2018,29(7):5746-5752.[7]D a r w i s hH,G o m a aM M.E f f e c t o f c o m p o s i t i o n a l c h a n g e so n t h e s t r u c t u r e a n d p r o p e r t i e so f a l k a l i-a l u m i n ob o r o s i l i-c a t e g l a s s e s[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sS c i e n c e:M a t e r i a l s i nE l e c t r o n i c s,2006,17(1):35-42.[8]Z h u Q G,W a n g H P,T i a n Y,e ta l.T h e f o r m i n g r e g i o na n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f C a O-A l2O3-S i O2s y s t e m[J].C e r a m i c s I n t e r n a t i o n a l,2017,43(16):13810-13816.[9]K a m i t s o sEI,K a r a k a s s i d e s M A,C h r y s s i k o sG D.A v i-b r a t i o n a l s t u d y o f l i t h i u m b o r a t e g l a s s e sw i t hh i g hL i2Oc o n t e n t[J].P h y s i c sa nd C he m i s t r y o fG l a s s e s,1987,28(5):203-209.[10]L a k s h m i n a r a y a n aG,B a k i SO,L i r aA,e t a l.E f f e c t o f a l-k a l i/m i x e d a l k a l im e t a l i o n s o nt h e t h e r m a l a n ds p e c t r a lc h a r a c t e r i s t i c so f D y3+:B2O3-P b O-A l2O3-Z n O g l a s s e s[J].J o u r n a lo f N o n-c r y s t a l l i n eS o l i d s,2018,481:191-201.[11]L e eT H,C h oSH,L e eTG,e t a l.C a r b o nn a n o t u b e/g r a-p h e n e o x i d e-a d d e d C a O-B2O3-S i O2g l a s s/A l2O3c o m-p o s i t e a s s u b s t r a t e f o r c h i p-t y p e s u p e r c a p a c i t o r[J].J o u r-n a lo ft h e A m e r i c a n C e r a m i cS o c i e t y,2018,101(7): 3156-3167.[12]L u oX F,R e nLC,H uY K,e t a l.F a b r i c a t i o na n d p e r-f o r m a n c eo fd i e l e c t r i ct a p e b a s e d o n C a O-B2O3-S i O2g l a s s/A l2O3f o rL T C Ca p p l i c a t i o n s[J].C e r a m i c sI n t e r-n a t i o n a l,2018,44(6):6354-6361.[13]干福熹.玻璃的光学和光谱性质[M].上海:上海科学技术出版社,1992.[14]F a nH,G a oG,W a n g G,e t a l.I n f r a r e d,R a m a na n dX P S s p e c t r o s c o p i c s t u d i e so fB i2O3-B2O3-G a2O3g l a s s e s[J]. S o l i dS t a t eS c i e n c e s,2010,12(12):541-545. [15]于再超.物质间相互作用对拉曼散射影响的研究[D].长春:长春理工大学,2012.[16]J rCF W,P i e r c eE M,B u r t o nSD,e t.a l.D e e p-U V R a-m a ns p e c t r o s c o p i ca n a l y s i so fs t r u c t u r ea n dd i s s o l u t i o n r a t e s o f s i l i c a-r i c h s o d i u mb o r o s i l i c a t e g l a s s e s[J].J o u r n a l o fN o n-C r y s t a l l i n eS o l i d s,2011,357(10):2170-2177.[17]B a e kJY,S h i nS H,K i m S H,e ta l.T h e r m a lh i s t o r yd r i ve n m o l e c u l a rs t r u c t u r et r a n s i t i o n s i na l u m i n o-b o r o-s i l i c a t e g l a s s[J].J o u r n a l o f t h eA m e r i c a nC e r a m i c S o c i e-t y,2018,101(8):3271-3275.[18]R a d uD,G h i z d a v e t Z.O p t i c a l p r o p e r t i e s v e r s u s s t r u c t u r a l p a c k i n g d e n s i t y f o rN a2O-A l2O3-B2O3G l a s s e s[J].J o u r-n a l o fM a t e r i a l s,2018,48(2):268-272.[19]L i uH,Y o u n g m a nRE,K a p o o r S,e t a l.N a n o-p h a s e s e p a-r a t i o na n ds t r u c t u r a lo r d e r i n g i ns i l i c a-r i c h m i x e dn e t-w o r kf o r m e r g l a s s e s[J].P h y s i c a lC h e m i s t r y C h e m i c a l P h y s i c s,2018,20(23):15707-15717.[20]O j h aP K,R a t hS K,S u d a r s h a n K,e ta l.Ac o r r e l a t i o n s t u d y o f s u b n a n o s c o p i c f r e ev o l u m e a n d t h e r m o-p h y s i c a l p r o p e r t i e s o fm o d i f i e db o r o s i l i c a t e g l a s s e sw i t h p r o g r e s-s i v e s u b s t i t u t i o no f B2O3b y A l2O3[J].J o u r n a l o f I n o r-g a n i c a n dO r g a n o m e t a l l i cP o l y m e r s a n d M a t e r i a l s,2017, 27(S I-1):S231-S238.【责任编辑:陈 佳】㊃211㊃。

硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究

硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究

硼硅酸盐玻璃对耐火材料的侵蚀研究李红霞 赵会峰 王桂荣 沈 洁(中国洛阳浮法玻璃集团有限责任公司 洛阳市 471009)摘 要 主要针对熔制硼硅酸盐玻璃时对锆刚玉砖、镁砖、硅砖的侵蚀情况进行实验分析。

为合理选择熔窑耐火材料提供参考。

关键词 硼硅酸盐玻璃 侵蚀 耐火材料图分类号:TQ171 文献标识码:A 文章编号:1003-1987(2007)06-0005-031 前 言通常生产高档防火玻璃所采用的原片玻璃主要是硼硅酸盐玻璃。

硼硅酸盐防火玻璃的化学组成为:SiO270%~80%,B2O38%~15%,A I2O3 2%~4%,R2O2%~10%,以此组成熔制的玻璃具有膨胀系数小、软化点高、硬度大等特点。

在高温时不易炸裂,能有效地防止火势蔓延。

硼硅酸盐防火玻璃由于SiO2和A I2O3含量高, R2O含量低,因此玻璃的熔制温度高;B2O3及使用的澄清剂高温时呈气体挥发,对玻璃熔窑的耐火材料和蓄热室有较强的侵蚀和堵塞作用;B2O3的挥发性较强,在玻璃熔制过程中B2O3的挥发量达5%以上,B2O3对耐火材料的侵蚀较强。

所有这些因素———高温、物料挥发,使熔窑的耐火材料很容易蚀变,从而影响熔窑的使用寿命,而进入玻璃中的耐火材料蚀变物还引起玻璃质量的下降。

在熔制硼硅酸盐玻璃时要掌握其对各部位耐火材料的侵蚀情况,以便于玻璃质量的提高及熔窑使用寿命的延长。

2 影响耐火材料侵蚀的因素硼硅酸盐玻璃的熔制过程是在1600℃以上的高温下进行的,高温是侵蚀耐火材料的主要因素,其它如燃料、气氛、配合料粒度、玻璃液流等随着温度的升高对耐火材料的侵蚀也会加剧。

耐火材料和固态配合料之间、耐火材料和玻璃液之间、耐火材料和室内气体之间的各种反应其它条件不变的情况下,侵蚀随温度升高而加剧。

配合料的粒度对耐火材料侵蚀也有重要影响,超细粉含量高的配合料容易被火焰吹起向四处飞扬,会大大加剧空间部分耐火材料的侵蚀。

燃料中所含的杂质对耐火材料产生的侵蚀速率加快。

高Bi2O3含量对低熔点电子玻璃结构和绝缘性能的影响

高Bi2O3含量对低熔点电子玻璃结构和绝缘性能的影响
本文 在 Bz 3B03Z O- z) 低 熔 点玻 璃 组 成 中 , 过 调 i 一 2 -n Al 3 0 ( 通 整 Bz 含量 , 制 了烧 成 温 度 低 于 5 0 的 玻 璃 , 过 差 热 分 i 03 研 8℃ 通
1 ̄1 mi, 0 5 n 倒入水 中急冷 、 烘干 。将 玻璃用玛瑙研 钵磨 粉 , 在玻 璃析 晶温度之下 重新 烧结 , 冷却 后磨制 成  ̄ 0 m×I 2m mm 的圆 片, 玻璃 圆片 两面 涂导 电银 浆 , 0 ℃ 干燥 1 。其 它玻 璃则 过 10 h
摘 要 研 究 了在 B。)一2 3Z O- 2 3系低 熔 点 电子 玻 璃 中 高含 量 的 B 3对 所 形 成 玻 璃 在 结 构 和 绝 缘 性 i 3B 0 一 n A1 ( 0 i 0
方 面的影响 , 分析 了 B2 3和 B ( 含 量的变化 对玻 璃的介 电损耗 ( )介 电常数 ()体 积 电阻率 ( ) i 0 2) 3 t 、 e、 和玻璃 转变温
l r d s e t a c n i t e e s r c u a a g s fa e p c r o f m h s tu t r l h n e . r c
Ke r s y wo d B2 一 2 一 n A103 ls ,dee ti p o et ,v lme rssii ,ga sta soma in tm— i03B 03Z O- 2 ga s ilcrc rp ry ou e it t v y ls rn fr t e o
度 ( ) 作 用 。并 通过 红 外 光谱 对玻 璃 的 结 构进 行 了分 析 。 的
关 键 词 B O 一2 3 n - l 3 i 3 0 一 O A2 玻璃 介 电性能 2 B Z O 体积 电阻率 玻璃转变温度 红外光谱

Al2O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

Al2O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

第36卷第1期 石圭叙盆通报Vol.36 No.1 2017 年 1 月___________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_______________January,2017A1203对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响朱奎\程金树1>2,陆平\郭振强2(1.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室,武汉430070;2.河北省沙河玻璃技术研究院,沙河054100)摘要:硼硅酸盐玻璃具有优良的抗热冲击性能和优异的光学性能。

主要探讨了A1203对硼硅酸盐玻璃的结构和性 能的影响。

通过红外光谱测试分析了A1203含量不同时玻璃的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数,转变温度、膨 胀软化温度、粘度和化学稳定性。

研究结果表明:A1203的加入使得玻璃结构中[B04 ]减少,[B03 ]相应增加,从而 使得玻璃结构疏松。

玻璃的热膨胀系数增大,r g和膨胀软化点r d降低,化学稳定性减弱;但玻璃的软化点r f在 A1203含量小于3%时,随A1203含量增加有降低趋势,大于3%时随A1203含量增加有增大的趋势。

玻璃的高温粘 度随A1203的加入增大,但低温粘度减小。

关键词:硼硅酸盐玻璃;红外光谱;热膨胀;粘度;化学稳定性中图分类号:TQ171 文献标识码:A文章编号:1001-1625(2017)01-0396-05 Effect of A1203on Structure and Properties of Borosilicate GlassZHU Kui1, CHENG Jin-shua ,LU Ping1, GUO Zhen-qiang2(1. State Key Laboratory o f Silicate Materials for A rchitectures,W uhan U niversity o f Technology, W uhan 430070,C hin a;2. Hebei Shahe Glass Technology Research In s titu te, Shahe 054100, C hina)Abstract:The borosilicate glass has excellent thermal shock resistance and excellent optical performance.This paper was mainly studied on influence of A1203on the structure and properties of the borosilicate glass. The structure of borosilicate glass was analyzed by infrared spectra at different contents of A1203.The thermal expansion coefficient, transition temperature, softening temperature, viscosity and chemical stability of the glass were tested. The result show that:with the addition of Al203 , the [ B04 ] in the glass structure decreased, and the [ B03 ] increased correspondingly, so glass structure becomes more loose;The thermal expansion coefficient of glass is increased, and the Tg and the expansion softening point Td decrease, the chemical stability is reduced;However, the softening point T{of the glass decreases with the increase of the A1203content when the A1203content is less than 3% , and it is opposite when the Al2 03content is more than 3 %. the high temperature viscosity of the glass increases with the addition of A1203 , but the low temperature viscosity decreases.Key words:borosilicate glass ;infrared spectrum ;thermal expansion ;viscosity ;chemical stability1引言硼硅酸盐玻璃以S i02,B203,Na20为基本成分,其中S i02>78%,B203>10%的硼硅酸盐玻璃称为高硼硅玻璃。

La_2O_3的添加对P_2O_5_Al_2O_3_SiO_2系微晶玻璃性能的影

La_2O_3的添加对P_2O_5_Al_2O_3_SiO_2系微晶玻璃性能的影
+
文献标识码: A
文章编号 : 1000- 2871( 2008) 03- 0005- 04
Influence of La2 O3 Additive on the Property of P2 O5 - A l2 O3 - SiO2 G lass- ceram ics
TANG X iao - m ing, CHEN X in - zheng
! 8!
玻璃与搪瓷
2008 年
下 , 晶体含量越多 , 尺寸越小 , 微晶玻璃释放 P2O 5 的 速率越快和释放过程越稳定。 # # # # 图 3 分别是 1 、 2、 3、 4 微晶玻璃样品在 1 050 下, 每 24 h 的失重百分比与时间的关系。从图中 可以看到失重速率依次增加, 表明随着 L a2O 3 含量的 增加, 在 高 温 下 P2 O5 的 释 放 速 率 逐 渐 提 高。但 L a2 O3 含量越 高, P2 O5 释放速率 的提高程 度逐渐减 缓。如何控制好微晶玻璃的析晶状况和调整好适当 的玻璃组成 , 是制备更好的微晶玻璃磷扩散源的关键 所在。
2 结果与讨论
2 . 1 微晶玻璃的 DSC 曲线 图 1 为 2 样品的在升温速率为 10
#
/m in 下 , 从室温到 1 100 的差热曲线。从图中可以看出, 572 为
玻璃转变温度 , 在 684 时出现一个很强烈的吸热峰 , 此峰为软化温度 , 可以认为玻璃的结构此时开始出现 变化, 核化温度就在附近。初步确定试样的核化温度为 730 。在 925 时出现很明显的放热峰 , 可见在该
图 1
#
2# 样品的 DSC 曲线
# # #
图 2 4 个微晶玻璃的 XRD 曲线
从图中可以看出 , 1 样品的析晶峰最弱 , 2 、 3、 4 样品相继有所增强, 但不是太明显。说明随着 L a2 O3 含 量增加 , 玻璃的析晶倾向逐渐增强, 当 L a2 O3 含量达到一定量时 , 它对玻璃析晶能力的影响不是很明显。陆 春华等 在其论文中提到随着 Sm 2 O3 引入量的增加, S i O2 - B2 O3 - RO( Ba , ZnO ) - R2 O - ( K, N a) - Sm 2O 3 玻璃系统的析晶能力迅速增强 , 玻璃的形成区域迅速缩小。这可能是因为稀土氧化物原子半径比较大, 对氧 离子的束缚能力相对较弱 , 它的增加就意味着游离氧的增加, 从而使玻璃中的非桥氧含量增加, 造成玻璃网 络结构松弛 , 析晶倾向增加。 2 . 3 La2 O3 含量对微晶玻璃热膨胀系数的影响 表 2 为 4 个微晶玻璃样品在相同热处理制度下 20~ 600 范围内的热膨胀系数。

Al2O3、B2O3和SiO2对电子基板玻璃理化性能影响及机理研究

Al2O3、B2O3和SiO2对电子基板玻璃理化性能影响及机理研究

Al2O3、B2O3和SiO2对电子基板玻璃理化性能影响及机理探究摘要:随着电子设备的快速进步,电子基板玻璃作为重要的载体材料逐渐受到关注。

本文通过探究Al2O3、B2O3和SiO2对电子基板玻璃的理化性能的影响以及机理,为电子基板玻璃的优化设计和制备提供参考。

1.引言电子基板玻璃作为电子设备的关键组件之一,在各种高温、高湿、高浓度等恶劣工作环境下需要具备良好的物理、化学性能以及较高的可靠性。

Al2O3、B2O3和SiO2作为常见的添加剂具有在电子基板玻璃中调整结构和性能的能力。

因此,探究它们对电子基板玻璃理化性能的影响及机理具有重要意义。

2. Al2O3对电子基板玻璃的影响及机理2.1 结构调控Al2O3的加入可以改变电子基板玻璃的结构,提高其熔化温度、软化温度和热稳定性。

通过添加适量的Al2O3,可以增加电子基板玻璃的网络硬度,提高其力学性能。

2.2 导电性能Al2O3对电子基板玻璃的导电性能有较大影响。

适量的Al2O3添加可以改善电子基板玻璃的导电性能,缩减电子迁移和漏电流。

2.3 化学稳定性Al2O3的加入可以提高电子基板玻璃的化学稳定性,缩减与外界环境的互相作用。

它可以降低电子基板玻璃在酸、碱等介质中的溶解度,提高其抗酸碱腐蚀能力。

3. B2O3对电子基板玻璃的影响及机理3.1 结构调控B2O3的加入可以调整电子基板玻璃的结构,提高其玻璃化能力和抗热震性能。

适量的B2O3添加可以降低电子基板玻璃的软化温度,提高其加工可塑性。

3.2 光学性能B2O3的加入可以改变电子基板玻璃的光学性能,增加其透亮度和折射率。

适量的B2O3添加可以提高电子基板玻璃的透光性,使其具备更好的光传导性能。

4. SiO2对电子基板玻璃的影响及机理4.1 结构调控SiO2作为电子基板玻璃的主要成分之一,对其结构和性能具有重要影响。

适量的SiO2添加可以增加电子基板玻璃的硬度和强度,提高其耐磨性和耐腐蚀性。

4.2 热膨胀性能SiO2的加入可以调整电子基板玻璃的热膨胀系数,提高其热膨胀性能。

不同MgO_Al_2O_3的LMAS系微晶玻璃的显微结构和性能的研究

不同MgO_Al_2O_3的LMAS系微晶玻璃的显微结构和性能的研究

26│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 2 期26│中国陶瓷│CHINA CERAMICS │2010(46)第 2 期【摘 要】:采用DSC,XRD,SEM,TEC 等测试方法,研究了不同MgO/Al 2O 3对LMAS 系微晶玻璃的晶相成分,微观结构和热膨胀性能的影响。

研究表明:700℃晶化时,晶相主要β-石英固溶体和β-锂辉石固溶体,且热膨胀系数较大;850℃晶化时,晶相为单一的β-锂辉石固溶体,热膨胀系数较小,但是晶粒尺寸较大,晶相含量高。

同时发现:随着MgO/Al 2O 3的增大,热膨胀系数减小。

【关键词】:MgO/Al 2O 3,热膨胀系数,晶相,微晶玻璃中图分类号:TQ171.73+3 文献标识码:A引 言微晶玻璃[1]是上世纪50年代中期发明的新型玻璃,是通过加入晶核剂等方法,经过热处理过程在玻璃中形成晶核,再使晶核长大而形成的均匀多晶材料。

Li 2O-MgO-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃具有易熔,透明,热膨胀系数低,高强度和化学稳定性优良等特点,作为低膨胀材料得到广泛应用。

目前Li 2O-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃的研究较为成熟。

然而,LAS 系统微晶玻璃熔制温度高[2](通常高于1650℃),熔制时间长,高温粘度大,使熔制和成型工艺都十分困难。

为了解决这一问题,国内外对各类助熔剂进行深入的研究,希望找到合适的助熔剂。

目前,通常采用的助熔剂有:Na 2O、K 2O 和B 2O 3,但这几类助熔剂对LAS 微晶玻璃性能产生很大的影响,不是降低了微晶玻璃的透过率,就是提高了微晶玻璃的热膨胀系数。

武汉理工大学的程金树[3]等人采用MgO 和ZnO 作为复合助溶剂,研究了MgO 和ZnO 的引入比例对微晶玻璃的熔制和性能的影响。

Omar A.Al-Harbi [4]研究了不同晶核剂对Li 2O-ZnO-MgO-Al 2O 3-SiO 2系微晶玻璃热膨胀系数的影响。

B_(2)O_(3)对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究

B_(2)O_(3)对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究

按照成分配比,计算出原料配比,准确称量 300 g 的原料,用混料机充分混合均匀。 选用刚玉坩埚在高
温炉中进行熔制,将熔制好的玻璃液倒入预热的石墨模具,浇筑成型后立刻放入退火炉中退火。 玻璃熔制过
程中 B2 O3 易挥发,刚玉坩埚的微量 Al2 O3 会进入玻璃液中,根据前期试验测试结果调整原料配比,确定熔制
147 MPa. The transition temperature and softening temperature decreased gradually, and the thermal expansion coefficient
increased gradually. The visible light transmittance of the glass sample is about 90% without an obvious rule. The increase
of Low Expansion Borosilicate Glass
ZHANG Pan1,2 , ZHANG Qinyu1 , JIANG Hong1,2 , MA Yanping2
(1. College of Materials Science and Engineering, Hainan University, Haikou 570228, China; 2. Hainan Key Laboratory of Special Glass,
Al K α 为激发源,C1s 为结合能内标。 研磨抛光后的玻璃块用氢氟酸腐蚀 60 s 之后,用 Verios G4 UC 型扫描电
子显微镜观察玻璃分相,电压为 5 kV。 退火后的样品采用 HXD-1000 显微硬度计测试维氏硬度。 将退火后

Al_2O_3对氮化硅陶瓷致密度的影响[1]

Al_2O_3对氮化硅陶瓷致密度的影响[1]

第31卷第6期2008年12月山东陶瓷SHANDONG C ERAMIC S Vol.31No.6Dec.2008收稿日期:2008 10 10宁夏自然科学基金资助(NZ0740);粉体材料与特种陶瓷重点实验室(省部共建)资助(0601)作者简介:江涌(1957 ),女,副教授,研究领域:特种陶瓷材料科学实验文章编号:1005-0639(2008)06-0021-05Al 2O 3对氮化硅陶瓷致密度的影响江 涌,吴澜尔,康必文(北方民族大学材料科学与工程学院,银川750021)摘 要 用自蔓延高温燃烧合成氮化硅粉料,采用Y 2O 3-Al 2O 3-A lN 液相烧结体系,通过改变Al 2O 3的含量考察了Al 2O 3成分对烧结体及素坯致密度的影响。

测试了烧结体收缩率、烧失率。

并对比了两种不同粒度氮化硅原料的烧结情况。

结果表明,烧结体密度随着Al 2O 3的加入和含量的增多而降低,素坯密度在A l 2O 3含量小于7%时基本保持不变,当增加至7%质量分数后也趋于下降。

含量达到10%以后,样品的烧失率和收缩率急剧增高。

粒度小的粉料烧结体密度高。

关键词 氮化硅;烧结助剂;A l 2O 3;烧结密度;粒度中图分类号:T Q174.75+8.12文献标识码:A1 引言氮化硅陶瓷是一种优秀的结构陶瓷材料,但由于氮化硅是强共价化合物,自扩散系数低,纯氮化硅几乎不可能烧结。

所以国内外学者对烧结助剂进行了大量的研究。

所用的烧结助剂有氧化物也有非氧化物。

氧化物是经常采用的烧结助剂,其中Al 2O 3最常见。

早在20世纪70年代日本和英国就同时发现Al 2O 3与Si 3N 4可形成共熔体成为著名的Sialon 陶瓷。

并形成了以Si 3N 4基材料的系列开发。

研究者往往采用含有Al 2O 3的多种烧结助剂组成复合烧结助剂体系来达到获取低的烧结温度和更高的烧结密度和性能的目的[1~9]。

但Al 2O 3含量对于烧结体密度影响的专门研究未见报道,但有研究者[10,11]观察到。

不同形态的Al_2O_3对WC-Al_2O_3复合材料的制备及其性能影响的研究

不同形态的Al_2O_3对WC-Al_2O_3复合材料的制备及其性能影响的研究

不同形态的Al_2O_3对WC-Al_2O_3复合材料的制备及其性能影响的研究硬质合金是由一种具有高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等一系列优良性能的复合材料,在工具材料、耐磨材料、耐高温和耐腐蚀材料等领域占有重要的地位。

主要用在切削工具、耐磨零件、高压金刚石合成等工具、采矿与筑路工程机械以及其他领域。

钨钴类(WC-Co)硬质合金是该领域材料的研究主题,其中金属钴(Co)是合金材料获得韧性的前提,但我国是一个钴资源缺乏的国家,每年需要从国外进口大量的钴产品和钴原料。

Co由于其特殊的物理、化学性能,在催化剂、电池、电子部件等领域的应用也很广泛,因此Co在我国是一种昂贵而稀缺的战略资源,此外,由于Co的低熔点、高温时易软化、高化学活性等特点使得合金材料的硬度和耐蚀性受到影响。

因此,研制兼具高硬度和高韧性、原材料易得的新型复合材料,作为钨钴类合金的理想替代物,具有重要的战略和经济意义。

本文中,采用高能行星球磨方法制备出具有微纳米结构的WC粉末,熔盐法制备片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和水热法制备Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>前驱体,运用热压烧结工艺制备WC-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>块体复合材料。

主要工作包括:设计熔盐法制备片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和水热法制备Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>前驱体粉末的制备工艺,系统观察熔盐法制备片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>过程中各工艺条件对片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>形貌和尺寸的影响以及水热法各工艺条件对al2`o3前驱体粉末形貌的影响;考察晶粒抑制剂vc和Cr<sub>3</sub>C<sub>2</sub>对制备的wc-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>复合材料的微观组织和力学性能的影响,并且研究了晶粒抑制剂阻碍wc晶粒长大的机理;优化了以片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>晶须制备的wc-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>复合材料的工艺及其对应的最佳添加含量,并且探讨了片状Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>和Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>晶须增韧补强wc-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>复合材料的机理。

以透辉石为烧结助剂的Al_2O_3陶瓷的力学性能和显微结构

以透辉石为烧结助剂的Al_2O_3陶瓷的力学性能和显微结构

第39卷第6期人 工 晶 体 学 报 V o.l 39 N o .6 2010年12月 J OU RNAL OF SYNTHET IC CRY S TAL S D ece m be r ,2010以透辉石为烧结助剂的A l 2O 3陶瓷的力学性能和显微结构刘长霞,孙军龙,冯宝富(鲁东大学先进制造与自动化技术重点实验室,烟台264025)摘要:利用无压烧结方法制备了添加透辉石的A l 2O 3基陶瓷,研究了烧结温度和保温时间对A l 2O 3基陶瓷的相对密度、硬度、抗弯强度和断裂韧性的影响,探讨了烧结工艺参数对A l 2O 3陶瓷力学性能和微观结构的影响。

结果表明,A l 2O 3陶瓷的力学性能随烧结温度和保温时间变化趋势与材料密度的变化趋势一致;添加透辉石的A l 2O 3陶瓷在1520 烧结140m i n 时,具有最佳的综合力学性能;显微结构分析表明,A l 2O 3陶瓷的力学性能受到其气孔率、晶粒发育情况和断裂模式的影响。

关键词:氧化铝;烧结工艺;透辉石中图分类号:TM 26 文献标识码:A 文章编号:1000 985X (2010)06 1549 06M echanical Properties and M icrostructures of A l 2O 3C era m ics U si ngD iopside as AdditivesLIU Chang x ia,SU N Jun long,FE NG Bao fu(K ey Lab oratory ofA dvanced M anufacturi ng and Au to m ati on T echnology ,Ludong Un i versity ,Yan tai 264025,Ch i n a)(R eceive d 16M ay 2010,acce p t ed 28S e p te m ber 2010)Abst ract :A l 2O 3cera m ics w ith d i o pside add itives w ere fabricated by pressureless sinteri n g .The re lati v edensity ,hardness ,bend i n g streng th and fracture toughness of A l 2O 3cera m ics w ere tested .The si n teringte mperature and soak i n g ti m e w as opti m ized by analyzi n g these para m eters .The effect of si n teringpara m eters on m echan ica l properti e s and m icr ostruct u res for A l 2O 3cera m ics w as researched.The resultssho w that the effect o f si n teri n g te m pera t u re and soak i n g ti m e on m echan i c al properti e s is si m ilarw ith tha ton density .The opti m um properties of A l 2O 3cera m ics w ith diopsi d e additi v es are obta i n ed w hen A l 2O 3cera m ics are si n tered at te m perat u re o f 1520 and soak i n g ti m e of 140m i n .The ana l y sis o fm icrostr ucture sho w s the porosity ,bond i n g force a m ong grai n s and fracture m echan is m affect m echan ica lproperties ofA l 2O 3cera m ics .K ey w ords :A l 2O 3;si n teri n g techno l o gy ;d i o psi d e收稿日期:2010 05 16;修订日期:2010 09 28基金项目:鲁东大学人才引进基金(L Y20074303,LY20074302)作者简介:刘长霞(1978 ),女,山东省人,博士,副教授。

Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)对铝硼硅酸盐玻璃结构和热学性能的影响

Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)对铝硼硅酸盐玻璃结构和热学性能的影响

Al_(2)O_(3)和B_(2)O_(3)对铝硼硅酸盐玻璃结构和热学性能的影响青礼平;韦奔;肖子凡;平文亮;陈峰;钱奇【期刊名称】《玻璃》【年(卷),期】2024(51)2【摘要】采用高温熔融法制备了SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)体系玻璃。

通过改变玻璃组成中Al_(2)O_(3)∶B_(2)O_(3)比,研究了玻璃结构对玻璃热学性能的影响。

通过核磁共振谱对玻璃样品结构进行了研究。

结果显示,在该铝硼硅玻璃体系中,随玻璃中Al_(2)O_(3)∶B_(2)O_(3)比的增加,玻璃的热膨胀系数降低,玻璃转变温度和玻璃软化温度增高,此性能变化联系到玻璃微观结构。

随玻璃中Al_(2)O_(3)∶B_(2)O_(3)比的增加,结构中的游离氧会优先与Al3+结合形成更多的[AlO_(4)]进入玻璃网络,同时形成少量[AlO_(5)]和[AlO_(6)]结构,剩余较少的游离氧才会与B^(3+)结合成[BO_(4)]和[BO_(3)]结构,这些结构变化影响了玻璃的热学性能。

【总页数】6页(P29-33)【作者】青礼平;韦奔;肖子凡;平文亮;陈峰;钱奇【作者单位】清远南玻节能新材料有限公司;华南理工大学材料科学与工程学院【正文语种】中文【中图分类】TQ171.71【相关文献】1.B_(2)O_(3)对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究2.B_(2)O_(3)含量对SiO_(2)–B_(2)O_(3)–Al_(2)O_(3)–Na_(2)O系陶瓷结合剂结构与性能的影响3.Bi_(2)O_(3)/B_(2)O_(3)质量比对Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-ZnO系低熔点玻璃结构及性能的影响4.Al_(2)O_(3)取代SiO_(2)对铝硅酸盐玻璃结构和性能影响的分子动力学5.Al_(2)O_(3)/SiO_(2)对铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

Al_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-Na_2O系微晶玻璃结构与性能的影响

Al_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-Na_2O系微晶玻璃结构与性能的影响

Al_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-Na_2O系微晶玻璃结构与性能的影响刘承军;张影;史培阳;姜茂发【期刊名称】《稀有金属材料与工程》【年(卷),期】2007(36)A02【摘要】利用烧结法工艺制备CaO-Al_2O_3-SiO_2-Na_2O系微晶玻璃,通过DTA、XRD、IR和SEM等分析手段,系统研究Al_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2-Na_2O系微晶玻璃的结晶温度、晶体结构以及性能的影响。

研究表明:随着Al_2O_3质量分数升高,初始析晶温度升高,晶体尺寸增大、析晶率升高,微晶玻璃的表观体积密度、显微硬度和抗折强度呈先增加后降低的趋势。

在本实验条件下,最佳的Al_2O_3质量分数为11.77%。

【总页数】3页(P306-308)【关键词】微晶玻璃;烧结法;Al2O3;析晶率【作者】刘承军;张影;史培阳;姜茂发【作者单位】东北大学材料与冶金学院【正文语种】中文【中图分类】TQ171【相关文献】1.晶化温度对MgO—Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微结构及性能的影响 [J], 马丽;刘立强;王峰2.晶化时间对MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃显微结构及性能的影响 [J], 马丽;刘立强;王峰;张大江3.Al_2O_3对CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃晶化和性能的影响 [J], 史培阳;姜茂发;刘承军;王德永;朱传运4.Al_2O_3对Na_2O-CaO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃烧结和性能的影响 [J], 吴玉敏;王占涛;罗青宏;蔡义生5.不同ZnO/Al_2O_3的LZAS系微晶玻璃的显微结构和性能 [J], 隋普辉;陆雷;张翠玲;姜传飞因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

玻璃含量对低温烧结硼硅酸盐玻璃-AlN陶瓷复合材料性能的影响

玻璃含量对低温烧结硼硅酸盐玻璃-AlN陶瓷复合材料性能的影响

玻璃含量对低温烧结硼硅酸盐玻璃-AlN陶瓷复合材料性能的影响徐健丰【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2018(42)10【摘要】以组成(质量分数)为15%B2 O3-45%MgO-35%SiO2-5%ZrO2(BMSZ)的玻璃粉体和AlN粉体为原料,采用常压烧结工艺制备了不同玻璃含量(55%~80%,质量分数,下同)的BMSZ玻璃-AlN陶瓷复合材料,研究了玻璃含量对复合材料烧结性能、热学性能、介电性能和力学性能的影响.结果表明:在AlN粉体中添加玻璃粉体后,在775~875℃烧结即可得到致密的复合材料;玻璃含量的适量增加能够促进烧结致密化,当玻璃含量超过70%后,其促进烧结致密的作用开始减弱,并会恶化复合材料的热导率与抗弯强度,但适当降低了复合材料的介电损耗;当玻璃含量为70%时,在825℃烧结所得复合材料的结构致密,综合性能最佳,体积密度为2.84 g·cm-3,热导率为9.12 W·m-1·K-1,相对介电常数为7.65,介电损耗角正切为1.24×10-3,抗弯强度为174.88 MPa.【总页数】6页(P46-50,76)【作者】徐健丰【作者单位】杭州职业技术学院特种设备学院,杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TQ174.75【相关文献】1.铅硼硅酸盐玻璃中Al2O3含量对复相玻璃陶瓷性能的影响 [J], 邵辉;周洪庆;朱海奎;沈晓冬2.AlN含量对AlN/Zr-Cu复合材料性能的影响 [J], 徐金鹏;张修庆;徐金富;浦海州;顾良男;薛玲华3.钙含量对钙钛锆石-钡硼硅酸盐玻璃陶瓷结构的影响 [J], 李会东;吴浪;徐东;王欣;滕元成;李玉香4.退火时间对低温烧结AlN陶瓷介电性能的影响 [J], 吴华忠;李华5.CBZS/AlN玻璃-陶瓷的低温烧结及性能研究 [J], 张文娟;杨清华;方一航;王焕平;马红萍;徐时清因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

浆料溶剂对冰模板陶瓷材料微观结构的影响

浆料溶剂对冰模板陶瓷材料微观结构的影响

浆料溶剂对冰模板陶瓷材料微观结构的影响
阿拉腾沙嘎;周振兴
【期刊名称】《佛山陶瓷》
【年(卷),期】2024(34)1
【摘要】多孔陶瓷材料具有耐高温性,耐腐蚀性,高渗透性等特点,因此在过滤网,工业催化剂,生物医疗材料,新能源等领域具有广泛应用。

在制备多孔陶瓷材料的众多方法中,最近发展的冷冻铸造法由于具有环境友好、真空干燥后收缩率小、气孔控制有效,成本低、孔结构精细等优点,越来越受到广大研究者的关注。

配制陶瓷浆料所使用的溶剂将会直接影响多孔陶瓷微观结构以及形貌特点。

本文介绍了冷冻铸造浆料所使用的溶剂(如水、不同有机溶剂以及其混合相)凝固相结构特点,综述了不同溶剂对冷冻铸造多孔陶瓷微观结构的影响特点以及研究进展。

【总页数】3页(P22-23)
【作者】阿拉腾沙嘎;周振兴
【作者单位】吉林建筑大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ1
【相关文献】
1.泡沫陶瓷材料及其微观结构参数对多孔介质燃烧特性的影响
2.Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响
3.纳米TiC对Si_3N_4基复合陶瓷材料性能和微观结构的影响
4.Al2O3对CaO-B2O3-SiO2系玻璃陶瓷材料
介电性能和微观结构的影响5.超高分子量聚乙烯微孔材料微观结构形成机理的研究(I)聚合物-溶剂相互作用对微观结构的影响
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

La_2O_3掺杂对BaTiO_3-Nb_2O_5-Fe_2O_3陶瓷的晶体结构和介电性能的影响

La_2O_3掺杂对BaTiO_3-Nb_2O_5-Fe_2O_3陶瓷的晶体结构和介电性能的影响

La_2O_3掺杂对BaTiO_3-Nb_2O_5-Fe_2O_3陶瓷的晶体结构和介电性能的影响杨公安;蒲永平;王瑾菲;庄永勇;陈小龙【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2009(38)4【摘要】研究了La2O3掺杂对BaTiO3-Nb2O5-Fe2O3(BTNF)基陶瓷的晶体结构和介电性能的影响。

XRD分析表明:La2O3掺杂陶瓷的(200)和(002)晶面衍射峰都发生了明显分裂,说明陶瓷均以四方相为主晶相。

随着La2O3含量的增加,四方率先增大后减小。

用SEM研究La2O3对BTNF基陶瓷微观结构的影响,结果表明:随着La2O3掺杂量的增加,试样的晶粒明显变小,La2O3显著的抑制了晶粒的生长。

当La2O3掺杂量为0.15 mol%时,陶瓷晶粒生长比较均匀。

陶瓷的室温介电常数大体上呈现出先增大后减小的趋势,当La2O3掺杂量为0.15 mol%时,有最大介电常数4562。

【总页数】5页(P908-912)【关键词】BaTiO3;La2O3掺杂;晶体结构;介电性能【作者】杨公安;蒲永平;王瑾菲;庄永勇;陈小龙【作者单位】陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室;浙江温州轻工研究院【正文语种】中文【中图分类】TQ174【相关文献】1.纳米掺杂和直接掺杂Li2O-SiO2复合助烧剂对X7R型BaTiO3基陶瓷显微结构和介电性能的影响 [J], 米超辉;崔斌;游桥明;畅柱国;史启祯2.掺杂B2O3对ZnO-TiO2介质陶瓷的烧结及介电性能的影响 [J], 郑培烽3.Dy_2O_3和La_2O_3掺杂对BaTiO_3铁电陶瓷介电特性的影响 [J], 靳正国;戴维迪;苗海龙;程志捷4.BaTiO_3-Nb_2O_5-Fe_2O_3陶瓷介电性能的研究 [J], 蒲永平;杨公安;王瑾菲;杨文虎_2O_3掺杂对Ba_(0.6)Sr_(0.4)TiO_3-MgO介电性能的影响 [J], 吕文中;刘坚;周雁翎;汪小红因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

硼硅酸盐玻璃的组成对其模拟矿化能力的影响

硼硅酸盐玻璃的组成对其模拟矿化能力的影响

硼硅酸盐玻璃的组成对其模拟矿化能力的影响(作者:___________单位: ___________邮编: ___________)作者:高春霞,李亚东,王锡刚【摘要】研究了硼硅酸盐玻璃(0B、1B和H12)的组成在0.25M K2HPO4水溶液中对其模拟矿化能力的影响。

采用X衍射、傅立叶红外和扫描电镜技术分析了矿化产物的晶体结构和形貌特征。

结果表明:三种玻璃均矿化形成了碳酸羟基磷灰石(HCA)片状晶体,并交叉堆积排列呈多孔网络结构;1B玻璃形成的HCA晶体堆积密集、晶化较完全;0B玻璃形成的HCA晶体堆积疏松、晶化不完全;H12玻璃则位于两者之间。

综合分析表明,B和Na元素使玻璃矿化能力增强,Al元素使玻璃矿化能力减弱。

【关键词】硼硅酸盐玻璃;组成;微观结构;形貌;碳酸羟基磷灰石;矿化能力Abstract:The mimetic mineralization ability of three kinds of borosilicate glasses (designated 0B、1B and H12) immersed in 0.25M K2HPO4 aqueous solution was investigated. The structures and morphologies of the mineralized products werecharacterized using XRD, FTIR and SEM techniques. The results showed that the glasses have were converted to plate-like carbonated hydroxyapatite(HCA)crystals, and the overlapping arrangement assumed the porous structures. The crystallization of the HCA was more complete and more compact in stacking arrangement for 1B glass, less for 0B glass and between the both for H12 glass. The comprehensive analysis indicate that the boron and sodium element promotes mineralization, conversely, the aluminum element inhibits it.Key words:Borosilicate glass; Composition; Microstructure; Morphology; Carbonated hydroxyapatite; Mineralization ability 1 引言自Hench首次发现通过熔融法制备的45S5玻璃(45.0wt.%SiO2、24.5 wt.%Na2O、24.5 wt.%CaO和6.0 wt.% P2O5)在模拟体液(SBF)中浸泡一段时间后,在其表面能够生成类骨的碳酸羟基磷灰石(HCA)晶体后[1-2],又有多种生物活性玻璃被研发出来,如Yoshii等研制成功A W微晶玻璃后,在A W微晶玻璃中添加少量的A12O3、B2O3,研制成BGC人工骨等[3-5]。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第31卷 第22期2009年11月武 汉 理 工 大 学 学 报J OURNAL OF WUHAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY Vo l .31 N o .22 Nov .2009DOI :10.3963/j .issn .1671-4431.2009.22.008Al 2O 3对低熔点硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响陈珍霞,全 健,钟韵鸣(武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室,武汉430070)摘 要: 通过红外光谱分析了外加Al 2O 3后硼硅酸盐玻璃的结构变化,测试了玻璃的热膨胀系数、膨胀软化温度和化学稳定性。

研究结果表明:硼硅酸盐玻璃中引入Al 2O 3后,随着Al 2O 3加入量的增加,玻璃结构中[BO 3]增多,[BO 4]减少;玻璃的热膨胀系数先增大后降低,软化温度降低;硼硅酸盐玻璃中引入适量Al 2O 3后对玻璃的化稳性有改善作用。

关键词: 低熔点; 硼硅酸盐玻璃; Al 2O 3; 结构; 热膨胀系数; 化稳性中图分类号: T Q 171.71文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2009)22-0026-04Effect of Al 2O 3on Structure and the Thermal Propertities ofLow -melting Borosilicate GlassCHEN Zhen -xia ,QUAN J ian ,ZHONG Y un -m ing(Key Laboratory of Silicate M aterials Science and Engineering of M inistry of Education ,Wuhan University of T echnology ,W uhan 430070,China )Abstract : T he structure of borosilicate g lass was analyzed by IR .T he thermal expansio n coefficient ,expansio n softening temperature and chemical stability were tested .T he results show that :when Al 2O 3is added into borosilicate glass ,with Al 2O 3increasing ,[BO 3]increases and [BO 4]decreases in glass structure ;the thermal ex pansion coefficient increases ,then reduces ,and ex pansion softening temperature of glass reduces .And the addition of moderate Al 2O 3can promote the chemical stability ,but excessive content will have a bad effect o n it .Key words : low -melting ; borosilicate g lass ; A l 2O 3; structure ; thermal expansio n coefficient ; chemical stability收稿日期:2009-06-26.作者简介:陈珍霞(1985-),女,硕士生.E -mail :chenzhenxia @低熔点玻璃是指熔点显著低于普通玻璃的封接玻璃、焊接玻璃、表面涂层及珐琅熔块,其广泛应用于真空电子技术、微电子技术、激光和红外技术、电光源、高能物理和航天工业、能源、汽车工业、化学工业、工业测试等领域,实现玻璃、陶瓷与多种金属材料之间的封接。

目前国内外大多数领域采用的低熔点玻璃常含有Pb 、Cd 、Hg 、Ti 等重金属元素。

大部分商用封接玻璃中PbO 含量都很高,有的甚至高达70%。

PbO 虽然具有一系列的优点,如熔融温度低、烧成范围宽、折射率大、提高光泽度等,但也存在许多不足之处,其中最重要的就是这种玻璃中含有的PbO 会对人体健康和环境造成极大的危害[1,2];因此,研究无铅玻璃系统的必要性就凸现出来。

硼硅酸盐玻璃体系本身具有良好的热稳定性、化学稳定性、耐水性和机械性能,还具有适应性强、成本低等优点[3],硼硅酸盐玻璃是替代无铅低熔点玻璃的重要系统。

硼硅酸盐玻璃中硼存在的2种配位状态,[BO 3]和[BO 4]以及由此引起的“硼反常”现象;同时,铝也存在2种配位状态,[AlO 4]和[AlO 6]并会出现“硼铝反常”现象。

玻璃中有关Al 2O 3的结构与性能研究也较多,因为Al 2O 3可以赋予玻璃一些优良的性能;而Al 2O 3对含B 2O 3和不含B 2O 3的玻璃结构和性能的影响可能完全不同,甚至相反。

通过红外光谱分析了外加Al 2O 3后硼硅酸盐玻璃的结构变化,同时探讨了Al 2O 3对玻璃的热膨胀系数、膨胀软化温度和化学稳定性的影响。

1 实 验实验所用原料均为化学纯试剂,准确称量100g 玻璃的配合料,充分混合后装入100m L 刚玉坩埚,放入高温箱式电阻炉中在950℃熔化保温2h ,然后在预热的模具上浇注成型,待定型后立即放入退火炉中进行退火,退火温度500℃,保温30min 后随炉自然冷却。

最后得到无色透明的玻璃。

将样品切割制成4mm ×4mm ×(35~40)m m 的条状,在德国NETZSCH DIL 402EP 膨胀仪上测试热膨胀系数曲线。

将样品研磨成过200目粉末,精确称量2mg 玻璃样品,再精确称量200mg 的KBr ,混合压片后进行红外吸收光谱测试,以便进行半定量分析玻璃结构的变化。

测试仪器为美国热电尼高力公司(Thermo Nicolet )的Nexus 付里叶变换红外光谱仪,扫描波数范围是400~4000cm -1。

采用粉末法测定样品的化学稳定性[4]。

2 结果与讨论2.1 红外光谱分析从参考文献[5-9]中可以归纳汇总得到硼硅酸盐玻璃常见的各结构基团的红外吸收特征谱线,见表1。

表1 硼硅酸盐玻璃常见的红外吸收光谱特征振动波数/cm-1对应的特征振动归属460Si —O —Si 弯曲振动峰(b 峰)770O —Si —O 伸缩振动峰(s 峰)1020~1060Si —O —Si 反对称伸缩振动峰(as —s 峰)940~1080[BO 4]反对称伸缩振动峰(as —s 峰)1400[BO 3]反对称伸缩振动峰(as —s 峰)700[BO 3]弯曲振动峰(b 峰)图1给出了实验样品红外光谱测试结果的对比分析。

为了清楚的观察分析谱线的演变,对谱线进行了垂直的移动。

光谱图可以分为2部分:第1部分从4000cm -1到1500cm -1;第2部分从1500cm -1到400cm -1。

高频率光谱(4000~1500cm -1)中的吸收峰都是相似的:3450cm -1附近的宽峰和在1600cm -1附近的一个肩峰都属于KBr 中的水分子的特征峰。

这部分峰不是最重要的,因为其中没有玻璃样品的特征峰。

而研究的玻璃的特征峰主要集中在400~1600cm -1段。

从图1中可以看出,峰型比较宽泛(1500~400cm -1低频段),由此可以推断出样品为无序结构。

在1020cm -1附近的宽峰属于Si —O —Si 的反对称伸缩振动峰(as —s 峰),在G1、G2和G3的红外光谱图中分别对应峰值依次为1020cm -1、1000cm -1和1024cm -1。

[BO 4]的弯曲振动峰处于950~1080cm -1,这与Si —O —Si 的反对称伸缩振动峰(as —s 峰)重叠。

位于468cm -1附近的吸收峰是Si —O —Si 弯曲振动峰(b 峰)。

Si —O —Si 弯曲振动峰(b 峰)应该处于460cm -1附近,而在玻璃态中的Si —O —Si 弯曲振动峰(b 峰)位于468cm -1。

3个样品在位于705cm -1附近都存在[BO 3]弯曲伸缩振动峰,在G1、G2和G3的红外光谱图中分别对应峰值依次为709cm-1、703cm -1和705cm -1。

位于1400cm -1附近的峰归属于[BO 3]反对称伸缩振动峰。

位于550cm -1附近的峰归属于以修饰体存在的Al 3+,此时Al 3+为六配位。

首先,位于550cm -1附近的归属于以修饰体存在的六配位Al 3+的吸收峰,以G2样品的最强。

[AlO 6]不是网络形成体,而是网络外体,使得网络遭到破坏。

通常情况下,在玻璃中加入少量Al 2O 3且有游离氧存27第31卷 第22期 陈珍霞,全 健,钟韵鸣:A l 2O 3对低熔点硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响 在的情况下,Al 3+离子首先夺取游离氧形成四面体[AlO 4]。

在此玻璃体系中,当外加量为1.98%时出现[AlO 6]。

场强较大的阳离子对Al 3+的配位状态又一定的影响,一般在玻璃中含有Li +,B 3+,Be 2+时,由于它们有与阳离子结合的倾向,干扰了Al 3+的四面体配位,所以Al 3+可能处于八面体[10]。

观察属于1020cm-1的Si —O —Si 的反对称伸缩振动峰(as —s 峰)和[BO 4]的弯曲振动峰,以及与之相关联的1400cm -1附近的归属于[BO 3]反对称伸缩振动峰。

随着Al 含量的增加,2峰强度先是前明显强于后者,然后变化为两者强度相当。

由于样品种硅含量未变,所以可以确定此变化是由于[BO 4]的变化引起的。

随着Al 含量的增加,玻璃结构中的[BO 4]先增多后减少。

由于样品中的游离氧的数量没有发生改变,[BO 3]和[BO 4]的变化是由于Al 3+的增加争夺游离氧而造成的。

G2样品的[BO 4]反而增加,是存在Al 3+处于八面体,减少了对游离氧的争夺,使[BO 4]增多。

2.2 热膨胀系数分析从测试的玻璃样品的热膨胀系数曲线可以得到表2所示的数据。

为对比研究方便,现以热膨胀系数α、软化点T f 为纵坐标作图,如图2所示。

表2 玻璃的热膨胀系数、转变温度和软化温度编号25~300℃热膨胀系数α/×10-7/℃转变温度T g /℃软化温度T f /℃G 089.22509.10545.30G 188.39503.90540.00G 290.12502.20537.10G 387.61502.30539.10G 488.74497.30536.90G 587.61494.40535.40 从图2可以看出,随着Al 2O 3含量的增加,热膨胀系数的变化规律不是很明显,G2为最大值,G4为较大值。

相关文档
最新文档