微晶玻璃 第一章
微晶玻璃的制备
微晶玻璃的制备一、文献综述1、微晶玻璃的概念微晶玻璃又叫微晶玉石或陶瓷玻璃，是综合玻璃，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。
但微晶玻璃不同于陶瓷和玻璃。
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别离的区域，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。
2、微晶玻璃的分类〔1〕通常按微晶化原理分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃；〔2〕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；〔3〕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〕；〔4〕按外观分为透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；〔5〕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〔6〕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。
3、微晶玻璃的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。
3.1、熔融法〔整体析晶法〕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。
微晶玻璃
第9章特种玻璃§9-1 微晶玻璃微晶玻璃是由玻璃的控制晶化制得的多晶固体。
晶化就是通过把适当的玻璃经受仔细制定的热处理制度使玻璃中成核及结晶相生长。
在许多情况下，晶化过程几乎可以全部完成，通常只存在小部分的剩余玻璃相。
在微晶玻璃中，晶相是全部从—个均匀玻璃相中通过晶体生长而产生，这和传统陶瓷材料不同。
在陶瓷材料中，虽然由于固相反应可能出现某些重结晶或新的晶体，但大部分结晶物质是在制备陶瓷组分时引入。
微晶玻璃和玻璃的不同处是在于它大部分是晶体，而玻璃则是无定形或非晶态。
1 微晶玻璃的生产工艺微晶玻璃的生产流程为：配合料制备→熔融→破璃成形→加工→晶化处理→再加工。
1.1 配合料制备微晶玻璃的配方及工艺条件应满足一定要求，玻璃易于熔制且不被污染，但对某些微晶玻璃(例如矿渣微晶玻璃)，使用的原料纯度等则不那么要求严格，允许含有某些杂质；在熔制、成形过程中不析晶；成形后的玻璃易于加工；晶化热处理时能迅速达到体结晶，产品具有预计的物化性能。
微晶玻璃采用与普通玻璃生产相同的工序进行配料。
1.2 配合料制备1.3 熔制及玻璃成形熔制微晶玻璃时，熔制温度及保温时间、炉气气氛及还原剂等对熔制过程有重要影响。
(1) 温度：熔制温度较高，一般在1500~1600℃以上，易熔的微晶玻璃熔制温度约1300℃。
(2) 气氛：采用硫化物作分微晶玻璃的晶核剂时，应保持还原气氛。
S2-+2O2→SO42-↑S2-+SO42-→2SO2↑提高配合料中还原剂的用量，有助于稳定玻璃中硫化物的含量。
(3)耐火材料种类及其质量对获得优质玻璃液亦有重要影响。
如选择耐火材料种类不当或质量不高，则在高温熔制某些成分可能进入玻璃液而改变基础玻璃的成分，如此，影响了微晶玻璃的相组成和制品的物化性能。
(4) 任何一种玻璃的成形方法如吹制、压制、拉制、浇注、压延等，均适用于微晶玻璃的成形。
1.4 配合料制备1.5 熔制及玻璃成形1.6 晶化处理晶化处理是一个热处理过程，如图。
微晶玻璃发展概述
1 绪论1.1 微晶玻璃发展概述微晶玻璃是一种无孔隙致密均质的微晶体与残余玻璃相所组成的复合固态材料，它是由含成核剂的基础玻璃经严格的热处理制度受控晶化制得的.微晶玻璃的晶体含量通常被认为在50％－98％之间,晶体尺寸在10nm到几十个μm[１-４]。
由于微晶的存在使这类材料的性质与原玻璃发生了本质变化。
微晶玻璃的结构和生产方法与玻璃和陶瓷都有差别，又集中了这两者的特点，而其结构又使微晶玻璃兼有玻璃和陶瓷两者所具备的优良性能[５,６].它开辟了一个可以满足各种技术要求的全新领域, 一经问世，就受到广泛瞩目，并得到迅速发展。
实用微晶玻璃发展是比较近代的事,虽然很久就知道多数玻璃在适当的温度下加热足够的时间就可能结晶或失透。
但在早期的玻璃制造业中，人们把玻璃相的析晶现象只作为一种生产中出现的缺陷努力加以克服[７,８]，直到十八世纪30年代，法国化学家鲁米汝尔进行了从玻璃制备多晶材料的早期尝试[５]。
他指出,如果把玻璃瓶安放在沙子和石膏的混合物中经受数天炽热处理,它就将变成不透明的类瓷的物体。
虽然鲁米汝尔能够把玻璃转化成多晶陶瓷,但他没有完成对晶化过程的控制,而这对于制造真正的微晶玻璃是必要的.按照他的工艺过程所制备的材料具有低的机械强度,并且在热处理过程中会产生变形。
在鲁米汝尔的研究之后大约二百年后的二十世纪五十年代,美国Corning Glass Works开始进行研究其研究人员斯徒基申请了第一个微晶玻璃的专利[５], 他把感光后不透明的玻璃加热到比平常在热处理过程中所用的温度更高的温度,获得了重要的发现。
他发现玻璃没有熔化,而是转变为不透明的多晶陶瓷材料。
这种材料具有比原始玻璃高得多的机械强度以及其它的性能,如电绝缘性能,也能显著改善。
在这种从玻璃到陶瓷形态的转变中,制品没有变形,只有微小的尺寸改变，这代表第一批具有真正工程意义的微晶玻璃的问世。
微晶玻璃的出现不仅给我们提供了一种性能优越、应用广泛的新材料，而且给我们提供了玻璃晶化行为的基础研究的的新领域和研究力学性质和电学性质的新材料。
微晶玻璃
色调均匀： 采用天然石材装修墙面、地面，难免色差不一，而微晶玻璃生 产可以精确控制，易于获得类似彩色玻璃那样的颜色均匀性，使建筑物达 到更完美的装修效果。
线膨胀 系数可 调
• 热稳定性好（加热900℃骤然投入5℃ 耐磨
冷水而性能与高频瓷接近；
• 化学稳定性与硼硅酸玻璃相同，不怕酸 碱侵蚀。
优异 的抗 热震
• 可进行车、刨、磨 、钻、锯切和攻丝 等加工。其加工性能类似于铸铁，可加 工成各种形状复杂，精度要求高的产品
微晶 玻璃
良好的 可加工 性能
➢ 耐高温玻璃陶瓷
耐高温玻璃陶瓷是随着烧结法、溶胶一凝胶法等新工艺在玻璃陶瓷 制备中的应用而发展起来的。当玻璃陶瓷中析出如莫来石、尖晶石、 铯榴石等耐高温的晶体且含量较高时，材料可以耐很高的温度。如铯 榴石玻璃陶瓷中，不仅析出了这种耐高温微晶，还析出了一些莫来石 晶体，而且其残余玻璃相为晶体所包裹，所以这种材料在1420℃时的 压强为1012Pa。
➢ 溶胶－凝胶法：
首先将某些金属有机盐作为原料，使其均匀地溶解在乙醇中，并以醋酸作 为催化剂，在规定的温度下恒温加热，随时间变化，一部分溶剂挥发后，有 机金属盐不断水解并缩聚，溶液的浓度和黏度不断增大，并形成一种不可流 动的凝胶状态，然后在逐步进行热处理，最终获得微晶玻璃。
• 优点:其制备低温远低于传统方法；同时可以避免某些组分挥发、侵蚀容器、
枝状结构是由于晶体沿某些晶面或晶格方向生长而形成，它实质上是 种骨架结构，有种光敏玻璃陶瓷中的二硅酸锂晶体就属于这种结构。二硅 酸锂晶体比玻璃基体易溶于氢氟酸中，利用这种特性可进行酸刻蚀并制造 成图案尺寸精度高的电子器件。
微晶玻璃
盛嘉伟 浙江工业大学 化工材料学院
2011.11
1
由于原子能、电子工业、计算机、医 疗、激光等近代科学技术的发展及国防工 业的需要，玻璃材料和其他无机非金属材 料一样，发展非常迅速。
2
功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、 有某一方面独特性能的、有专门用途的、 或者制造工艺有明显差别的一些新品种 “玻璃”。
3
功能玻璃近年来发展迅速，它除了具 有普通玻璃的一般性质以外，还具有许多 独特的性质，如磁光玻璃的磁--光转换功 能、声光玻璃的声光特性、导电玻璃的导 电性、记忆玻璃的记忆特性等。
4
新型功能玻璃材料的开发主要依 赖于如CVD、PVD、等离子溅射、溶 胶凝胶、材料复合等各种高新技术、 新工艺在玻璃制造中的巧妙运用。
通过热处理，控制原始玻璃中的晶相及玻璃 相的比例，可制成一系列从负到正膨胀系数的微 晶玻璃。
16
若将晶体尺寸控制在一定范围内，则可制成 透明或半透明材料。
组成成分在Li2O--SiO2和Li2O--2SiO2区的微 晶，利用晶体与玻璃对氢氟酸侵蚀性能的差别， 通过光刻可以制成薄板电子元件。
17
微晶玻璃的发现是玻璃材料发展史上的一个新 的里程碑，它大大地丰富了玻璃结构的研究内容， 同时也开发了数以千计的微晶玻璃新材料。
5
随着材料制备手段的不断提高和发展，新 技术、新工艺的出现，玻璃材料的开发日新月 异，具有各种探索性能的玻璃不断的涌现出来。
新型功能玻璃就是采用高纯原料、新型技 术、新的制备方法或在特殊的条件下形成的具 有某种特殊功能的玻璃或无机非晶态材料。
6
新型功能玻璃与通常玻璃相比具有许 多明显的特征，主要表现在以下四个方面：
微晶玻璃成核剂可分为贵金属及氧化物 两大类。
微晶玻璃及其应用
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。
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。
烧结法的制备流程为；
配料
混合
玻璃熔制
水淬
钙镁铝硅系微晶玻璃析晶性能
钙镁铝硅系微晶玻璃析晶性能沈阳建筑大学毕业论文毕业论文题目CaO对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶性能的影响研究学院专业班级材料学院无机非金属工程10-04班学生姓名陈肖性别女指导教师徐长伟职称教授年月日目录摘要 .......................................................................................................................... (I)Abstract .............................................................................................................. ................ II 目录 (1)第一章绪论 (4)1.1微晶玻璃概述 (4)1.1.1微晶玻璃及其显微结构 (4)1.1.2微晶玻璃研究现状及发展趋势 (6)1.2 CAS系微晶玻璃的概述 (7)1.2.1烧结法CAS系微晶玻璃的制备工艺 (7)1.2.2微晶玻璃的烧结过程分析 (7)1.3 CMAS系微晶玻璃的概述 (8)1.4尾矿微晶玻璃研究现状和发展趋势 (9)1.5建筑微晶玻璃的制备方法 (10)1.6微晶玻璃中的氧化钙(CaO)的概述 (12)1.6.1氧化钙(CaO)的结构 (12)1.6.2氧化钙(CaO)的性能特点 (12)1.6.3氧化钙(CaO)的应用 (12)1.7微晶玻璃的热处理制度的概述 (13)1.7.1一次烧结法概述 (13)1.7.2一次烧结法与传统方法比较 (13)1.8选题依据及研究内容 (14)1.8.1选题依据 (14)1.8.2研究内容 (14)第二章试验原材料与方案设计 (16)2.1实验原材料 (16)2.2实验设备 (19)2.3实验理论依据 (20)2.4实验流程 (20)2.5试验方案设计及微晶玻璃的制备 (21)2.5.1微晶玻璃的化学组成设计 (21)2.5.2备料 (23)2.5.3基础玻璃熔制 (24)2.5.4差热分析 (24)2.5.6微晶玻璃的制备 (28)2.6尾矿微晶玻璃性能测试 (28)2.6.1尾矿微晶玻璃起始烧结温度和起始析晶温度的测定 (28)2.6.2微晶玻璃物理性能测试 (29)2.6.2微晶玻璃化学性能测试 (30)2.6.3X射线衍射分析 (30)2.6.4显微形貌分析 (30)第三章试验结果与分析 (32)3.1氧化钙的不同掺量对微晶玻璃析晶的影响 (32)3.1.1氧化钙的掺量对微晶玻璃起始烧结温度和起始析晶温度的影响 (33)3.1.2氧化钙的掺量对微晶玻璃核化、晶化温度的影响 (35)3.1.3氧化钙的掺量对微晶玻璃主晶相和析晶率的影响 (37)3.2氧化钙掺量对微晶玻璃物理化学性能的影响 (38)3.2.1氧化钙的掺量对微晶玻璃表观密度的影响 (38)3.2.2氧化钙的掺量对微晶玻璃耐酸性的影响 (39)3.2.3氧化钙的掺量对微晶玻璃微观形貌结构的影响 (39)第四章技术经济分析 (42)4.1技术分析 (42)4.2经济分析 (43)第五章结论与展望 (44)5.1结论 (44)5.2展望 (44)参考文献 (46)致谢 (49)附录一 (50)附录二 (56)摘要本文以铜尾矿为主要原料，石灰石、白云石、纯碱、砂岩以及分析纯Al2O3为校正原料，CaF2为助熔剂，TiO2和Cr2O3为晶核剂，采用一次烧结法制备尾矿微晶玻璃，通过9组平行实验设计，研究了基础玻璃中氧化钙的含量变化对微晶玻璃主晶相组成、析晶温度和微观形貌等析晶性能以及表观密度、耐酸性等理化性能的影响。
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
第三节 制备工艺
生产方法
• 压延法： 是将生料融成玻璃液，然后将玻璃液压 延，经热处理再切割成板材。 • 烧结法 是先将生料熔融成玻璃液，淬冷成碎料， 然后将碎料倒人模具铺平，放人窑炉中热处 理得到微晶玻璃板材。 • 两者各具优缺点，前者能连续流水生产、热 耗低，但品种单一；后者能做到品种多样， 但工艺复杂，对模具要求高，成品气泡多是 其主要的弱点。
实例——矿渣微晶玻璃：
• 矿渣微晶玻璃的主要原料是： 高炉矿渣(62％一78％ 高炉矿渣(62％一78％) 硅石(22％一38％ 硅石(22％一38％)和其他非铁冶金渣等。 • 一般需要由下列化合物组成： 二氧化硅40％一70％， 二氧化硅40％一70％， 三氧化二铝5％一15％， 三氧化二铝5％一15％， 氧化钙15％一35％， 氧化钙15％一35％， 氧化镁2％一12％， 氧化镁2％一12％， 氧化钠2％一12％， 氧化钠2％一12％， 晶核剂5％一10％。 晶核剂5％一10％。
烧结法原理：
• 目前建筑用微晶玻璃均采用烧结法； • 基本原理是：玻璃是一种处于一种亚稳状态的非晶态固 体， 从热力学观点看，在一定条件下，可以转化为结晶 态。 从动力学观点来看，玻璃熔体在冷却过程中，粘度 急剧增加，抑制晶核的形成和晶体长大，阻止了结晶体 的成长壮大。 建筑用微晶玻璃充分应用了热力学上的可能和动力 学上的抑制，在一定条件下，使这种相反相成的物理过 程，形成一个新的平衡，而获得的一种新材料。
这块玻璃究竟发生了什么变化？
在显微镜下观察到： 这块玻璃中析出了大量的 微小晶体，这就是后来大名 鼎鼎的微晶玻璃。
性能由此改变：
• 当玻璃中充满微小晶体后（每立方厘 米约十亿晶粒），玻璃固有的性质发 生变化，即由非晶形变为具有金属内 部晶体结构的玻璃结晶材料。 • 它近似于硬化后不脆不碎的凝胶，是 一种新的透明或不透明的无机材料， 即所谓的结晶玻璃、玻璃陶瓷或高温 陶瓷。
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。
微晶玻璃晶体析出原理
微晶玻璃晶体析出原理1. 引言1.1 微晶玻璃晶体析出原理简介微晶玻璃是一种具有微米尺度晶粒大小的玻璃材料，其晶体析出原理是指在适当条件下，玻璃原料中所含的各种元素以一定的方式结合，形成微小晶核，并逐渐长大形成晶体结构。
微晶玻璃在工艺制备和性能方面有诸多优点，因此受到广泛关注。
微晶玻璃晶体析出过程主要包括两个阶段：核心形成和晶体生长。
在核心形成阶段，原料中的元素逐渐聚集形成微小晶核；而在晶体生长阶段，这些微小晶核会逐渐长大，形成完整的晶体结构。
这一过程受到析出条件的影响，如温度、压力、成分比例等因素都会对晶体析出起到重要作用。
通过深入研究微晶玻璃晶体析出原理，我们能够更好地掌握其制备工艺和性能调控方法，从而为其在各个领域的应用提供更广阔的空间。
随着材料科学的不断发展，微晶玻璃的应用价值也将逐渐得到充分挖掘，为人类社会的发展做出更大的贡献。
1.2 微晶玻璃的应用价值微晶玻璃还可以用于制作生物医学器件，如生物芯片、显微镜片和医用光学器械等。
微晶玻璃具有良好的生物相容性和化学稳定性，可以避免对人体造成损害，并能有效保护生物样品不受污染，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。
微晶玻璃还可以用于制作电子器件，如光纤通信器件、传感器和显示屏等。
微晶玻璃具有优异的电气性能和热稳定性，能够有效改善电子器件的性能，并且具有较高的抗辐射能力，因此在电子领域有着广泛的应用前景。
微晶玻璃具有很高的应用价值，不仅可以在光学、生物医学和电子领域发挥重要作用，还有着很多潜在的应用领域等待挖掘和开发。
【2000字】2. 正文2.1 微晶玻璃晶体的形成过程微晶玻璃晶体的形成过程是一个复杂而精细的过程，通常包括以下几个主要步骤：1. 初期析出阶段：在溶液中存在着过饱和度，微晶玻璃的成核是在这个阶段发生的。
原子或分子聚集形成起始核，并开始生长。
在这个阶段，克服活化能是最困难的部分，也是形成晶核的关键。
2. 晶核生长阶段：晶核在溶液中沉积周围的离子或分子，晶体的生长逐渐扩展到整个颗粒。
微晶玻璃(2018.3.1)
德国证券交易所 法兰克福/美茵
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案例赏析
巴伐利亚州歌剧院彩排大楼 慕尼黑
双色色彩效应玻璃幕墙，随着光线情况的变化，夜晚人工 照明或行人视角的变化，墙面上呈现出一幕幕或精巧美妙、 或极富戏剧性的“舞台画面”。
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案例赏析
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案例赏析
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发展前景
微晶玻璃以其优良的性能、简单的制备工艺技术、廉价的原材料和低的制造成
晶牛微晶集团历经十年自主研发世界首条浮法微晶生产线终于在2008年10月在晶牛成
功诞生透明微晶玻璃，被北京航天三院用于激光陀螺加工设备。这是我集团航天微晶产品首 次在国防领域应用，打破一直采用进口工件托架的历史。厚度：4-7mm， 板宽：500-
800mm，长度：1000-2000mm。
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应用领域
按外观分为：透明微晶玻璃、不透明微晶玻璃。
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制作工艺
不同种类的微晶玻璃有各自不同的生产工艺，但微晶玻璃常用的生产工艺主要为
整体析晶法和烧结法。 整体析晶法： 玻璃的制备与成形→采用可控热处理工艺使玻璃核化、晶化 特点：可沿用任何一种玻璃的成形方法，与通常的陶瓷成形工艺相比，更适合自 动化操作和制备形状复杂、尺寸精确的制品。组成均匀、不存在气孔等缺陷。 烧结法： 配料→混合→熔制→淬冷→烘干→过筛→分级→装模（辅料）→烧 结→晶化→磨抛→检验→成品→入库 特点：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
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特性
美学优点：
丰富的色泽、良好的质感 通过工艺控制可以生产出各自色彩、色调和图案的微晶玻璃。
色调均匀
天然花岗石难以避免明显的色差，而微晶玻璃易于实现颜色 均匀，尤其是高雅的纯 白色微晶玻璃。 永不浸湿、抗污染 微晶玻璃不吸水，还有自清洁的功能。
微晶玻璃生产技术
微晶玻璃生产技术第一章绪论微晶玻璃作为一种新型材料，其应用范围也越来越广，但是目前系统论述微晶玻璃的书籍很少。
本书根据作者二十多年的教学和科研时间，充分论述了微晶玻璃的理论知识、生产工艺、质量控制、对微晶玻璃的组成、结构、性能及其应用作了深入、系统的阐述，本书内容全面，深入浅出，理论联系实际，全面反映了该领域国内外研究的最新成果和应用技术，具有很强的实用性。
本书可供从事微晶玻璃材料研究的科研人员以及广大生产技术人员使用与参考，也可作为大专院校相关专业的教学参考书。
第一节微晶玻璃的定义与分类一、定义及特性1．什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。
2．微晶玻璃特性、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（%）⑤ 0.028 0.23 0.25热学特性膨胀系数（10-7/30℃ -380℃) 62 80~260 80~150热导率（w/m.k) 1.6 2.2~2.3 2.1~2.4比热（Cal/q°.C） 0.19 0.18 0.18光学特性白色度（L度） 89 59 66扩散反射率（%） 80 42 64正反射率（%） 4 4 4从表二中可以看出，建筑微晶玻璃在材料尺寸稳定性（热胀系数等的影响）耐磨性（硬度影响）、抗冻性、光泽度的持久性（耐酸耐碱影响）、强度（抗弯、抗冲击）等，均优於天在然的大理石及花岗岩。
第2讲微晶玻璃
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2.1 玻璃的定义、通行与结构
第2讲微晶玻璃
玻璃的定义
玻璃是由熔融冷却到刚体状态而没有结晶的非晶态 固体。
无定形态物质是一种其中不存在原子排列大于10nm 的远程有序的物质。
玻璃的通性
➢ 各向同性
➢ 介稳性
1、绪论
1.1 微晶玻璃的定义：
微晶玻璃（glass-ceramics）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。
Glass-ceramic materials share many properties with both glass and more traditional crystalline ceramics. It is formed as a glass, and then made to crystallize partly by heat treatment. Unlike sintered ceramics, 2 glass-ceramics have no pores between crystals.
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第2讲微晶玻璃
第2讲微晶玻璃
微晶玻璃炉具面板
透明微晶玻璃
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各类微晶玻璃
第2讲微晶玻璃
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第2讲微晶玻璃
微晶玻璃诞生过程中两个重要步骤
1、光敏玻璃的发现：晶核形成 2、晶化控制
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第2讲微晶玻璃
1.3 微晶玻璃科学上的重要性
微晶玻璃的研究和发展与过冷液体的成核和晶化密切相关， 在这方面有它的普遍意义；
和晶核形成与晶体生长研究密切相关的是玻璃分相的研究； 微晶玻璃晶化控制的研究，对介稳相及稳定相以及固溶体的
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃及其用途一、微晶玻璃微晶玻璃（Microcrystalline Glass）是一种综合材料，与传统玻璃相比，其软化温度、热稳定性、化学稳定性、机械力学性能较好；与陶瓷相比，它的显微结构致密、无气孔、表面光洁、制品尺寸准确并能生产特大尺寸的制品，因此微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶特征，兼容了玻璃、陶瓷两者的特点，故也称为玻璃陶瓷或结晶化玻璃。
微晶玻璃比高炭钢硬、比铝轻，机械强度比普通玻璃大６倍多，耐磨性不亚于铸石，热稳定性好（加热９００℃骤然投入５℃冷水而不炸裂），电绝缘性能与高频瓷接近，化学稳定性与硼硅酸玻璃相同，不怕酸碱侵蚀。
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。
微晶玻璃板色彩丰富而均匀，无色差，光泽柔和晶莹，外观酷似天然石材，而机械性能指标、化学稳定性、耐久性、表面光洁度、环保及加工性能等方面都超过花岗石。
透明微晶玻璃板和微晶玻璃板二、微晶玻璃在建筑领域中的应用微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶特征，兼容了玻璃、陶瓷两者的特点，广泛应用于建筑领域。
◆微晶玻璃作为建筑装饰材料的优点：1、丰富多变的颜色和柔和的质感，微晶玻璃的色泽花纹可根据要求设计，而且共有棕红、大红、橙、黄、绿、蓝、紫、白、灰、黑等基色，可任意组合各种色调，可以生产高雅的纯白色板材，其研磨抛光后的光泽度大于90度，可达镜面效果。
抛光后可产生均匀和谐的漫反射效果，形成自然柔和的质感，毫无光污染。
2、优良的耐腐性及耐久性，微晶玻璃的耐酸性和耐碱性都比花岗岩、大理石优良，而本身作为化学稳定性优良的无机材料，即使长期暴露于风雨及空气中，也不会出现变质、褪色、强度降低等现象。
3、吸水性低，微晶玻璃的吸水率几近为零，所以水不易渗入，并且附着于表面的污物也很容易擦洗干净。
4、强度大，可较量化，安装灵巧方便，微晶玻璃材料是一种特殊高温工艺制成的均质材料，根除了导致天然石材断裂的细碎裂纹，所以在强度上、耐磨度上均优于天然花岗石材，不易受损，可适当调节材料厚度以配合施工方法，符合现代建筑物轻巧、坚固的潮流。
微晶玻璃
一、机械工程技术领域
1、机械轴承：表面光洁度高. 2、用于强腐蚀性气体、液体的轴承、阀门及管道. 3、用作热交换器的孔圆盘 二、电力工程及电子技术领域
1、用作高频绝缘及高压绝缘套管材料 2、在电子技术领域中制作预制电路，包括“多层电路板” 3、在电子计算机中制作高精密的硅片元件(扩散性) 4、高频介电材料 5、光电材料 三、光学领域
0.2~0.4
注:[1]瞬间负重造成破坏所必需的能量; [2]室温,1%酸、碱深液浸泡,20 天后的失重率;
2.微晶玻璃特点 [3]室温放置20小时,-10℃放置4小时, 反复20次后的失重率。
微晶玻璃具有比一般玻璃更为优良的特性，主要表现为：
1、具有更加稳定的化学性能：抗水合，抗水化能力，抗阳离子交 换能力；
2、关于晶化炉 方案A：建造一条140米长的晶化隧道窑。（造价每米约3万元） 优点：能连续生产 能耗较低。 缺点：在晶化不同规格和品种的微晶玻璃板时 调整较 方案B：建造一座或两座142立方米梭式窑。（造价每立方米约0.8万
元） 优点：生产灵活、调试灵活、产品质量好 还可生产弧形
板。
缺点：本来能耗较高是梭式窑的最大缺点（如下图台车式微 晶玻璃晶化炉）
砂
方解石
长石
纯碱
其它
（2）、把混匀原料送进熔窑进行高温熔化澄清后通过流液道流人 料池, 流下时用加压水枪冲水急冷, 使玻璃体水淬成6mm以下的玻璃颗粒 后脱水排升, 再靠自身温度烘干, 过筛后提升进熟料仓备用。
提到窑头料仓 提到窑头料仓
混合 混合 称量 称量
其工艺流程如下:
水淬 水淬 澄清 澄清 熔化 熔化 投料 投料 进仓 进仓 筛分 筛分 脱水 脱水
微晶玻璃板色彩丰富而均匀，无色差，光泽柔和晶莹，外观酷似天 然石材，而机械性能指标、化学稳定性、耐久性、表面光洁度、环保及 加工性能等方面都超过花岗石。
微晶玻璃
1.1微晶玻璃简介1.1.1微晶玻璃微晶玻璃（glass-ceramics）又称玻璃陶瓷或结晶化玻璃[1]，微晶玻璃是把加有晶核剂(或不加晶核剂)的特定组成的玻璃在一定条件下进行热处理，使原有单一的玻璃相形成了由微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料[2]。
微晶玻璃的结构与性能，和陶瓷、玻璃均不同，微晶玻璃的性能由晶相和玻璃相的化学组分及他们的数量决定，所以它集中了两者的特点，成为一类特殊的材料，因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰等作为主要生产原料，且生产过程可以实现固体废弃物的整体利用和零排放，产品本身无放射性污染，故又被称为环保材料或绿色材料。
微晶玻璃具有原料来源广、制备工艺简单、可与金属焊接等诸多优点，可作为结构材料、光学材料、电学材料、建筑装饰材料等，广泛应用于建筑、医疗、航空、国防以及生活等各个领域。
尽管微晶玻璃发展己有50多年的历史，但有关各类微晶玻璃的研究开发和应用依然十分活跃，已成为新型陶瓷材料开发应用的研究重点之一。
[3]1.1.2微晶玻璃成分对微晶玻璃来说，它的结构由材料的组成和热处理工艺共同决定。
其中组成对玻璃析晶性能和主晶相的形成有着很大的影响，对微晶玻璃的内部结构起到决定性的作用。
随着成分的变化，微晶玻璃结构及性能发生改变。
实际上,玻璃成分是通过结构决定了性质,即成分、结构、性能间存在的总规律是:微晶玻璃成分通过对结构的影响而决定了其性能。
微晶玻璃不同于一般系统的玻璃,其结构中既存在玻璃相，亦存在有一定晶相，玻璃相结构和晶相性质共同作用决定了微晶玻璃的性能。
从玻璃形成条件看，其组分中必须含有可以形成玻璃的氧化物，如SiO2、B2O3和P2O5，同时还必须含有一定量的中间氧化物，如CaO和MgO等。
在研究中对料方调整按下列依据进行：(1)SiO2SiO2是构成微晶玻璃骨架网络的主要氧化物，它的含量不仅决定玻璃的主要化学性质和性能指标，而且对玻璃的粘度影响很大，是熔化、澄清及成形的关键性因素。
【说明文阅读】《微晶玻璃》阅读答案
【说明文阅读】《微晶玻璃》阅读答案微晶玻璃微晶玻璃是我国刚刚发展起来的一种新型建筑材料。
它的学名是玻璃陶瓷。
微晶玻璃看起来和我们普通的玻璃很不一样。
它具有玻璃和陶瓷的双重特性。
普通玻璃中原子的排列是不规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。
和陶瓷一样，微晶玻璃也是由晶体组成的，也就是说，它的原子排列规则。
因此，微晶玻璃具有比陶瓷更高的亮度和比玻璃更强的韧性。
把微晶玻璃与天然石材做对比实验，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。
专家表示，这项发明有两大突破，即原料配比和工艺设计。
其中，工艺设计是关键技术。
制备微晶玻璃时，首先按比例制备原料，放入窑中熔化。
全部熔化后，将熔化的液体倒在冷铁板上，这称为淬火。
淬火后，原材料变成了一块水晶玻璃。
这一步是烧结过程。
现在，我们把玻璃打碎，放进模具里，把它磨平，然后再放进窑里。
这种煅烧使其原子排列规则，这是一个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。
6.与普通玻璃和陶瓷相比，微晶玻璃有什么特点？（3分）答：7.通过微晶玻璃和天然石材的对比实验得出了什么结论？（3分）答：8.文本中添加的大部分单词可以删除吗？为什么？（3分）答：9.从文中可以看出，微晶玻璃的工艺设计是制造技术的关键。
一般来说，它包括两个步骤，一是二是附答案：（二）6.微晶玻璃具有玻璃和陶瓷的双重特性。
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。
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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、主晶相及主要特性微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。
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（Li2Si2O5），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。
二硅酸锂晶体比玻璃基体更容易被氢氟酸腐蚀，基于这种独特的性能，光敏微晶玻璃可以进行酸刻蚀加工成图案、尺寸精度高的电子器件，如磁头基板、射流元件等。
矿渣微晶玻璃中析出的晶体主要为硅灰石（CaSiO3）和透辉石[CaMg(SiO3)2]。
据研究，透辉石具有交织型结构，比硅灰石具有更高的强度、更好的耐磨耐腐蚀性。
铝硅酸盐微晶玻璃它包括Li2O-Al2O3-SiO2系统、MgO-Al2O3-SiO2系统、Na2O-Al2O3-SiO2系统、ZnO-Al2O3-SiO2系统。
Li2O-Al2O3-SiO2系统是一个重要的系统，因为从这个系统可以得到低膨胀系数的微晶玻璃。
当引入4%（质量分数）（TiO2+ZrO2）作晶核剂时，玻璃中能够析出大量的钛酸锆晶核。
在850℃左右热处理时，这些晶核上能够析出直径小于可见光（λ＜0.4μm）的β-石英固熔体，这种超细晶粒结构使微晶玻璃材料透明。
MgO-Al2O3-SiO2系统的微晶玻璃具有优良的高频电性能、较高的机械强度（250～300MPa）、良好的抗热震性和热稳定性，已成为高性能雷达天线保护罩材料。
Na2O-Al2O3-SiO2系统中引入一定量的TiO2，可以获得以霞石（NaAlSiO4）为主晶相的微晶玻璃。
由于这类微晶玻璃具有很高的热膨胀系数（100×10-7℃-1左右），可以在材料表面涂一层膨胀系数较低的釉以强化材料。
ZnO-Al2O3-SiO2系统玻璃组成或热处理制度不一样，析出的晶体类型也不一样，在850℃以下，只析出透锌长石（ZnO·Al2O3·8SiO2），而在950～1000℃析出锌尖晶石（ZnO·Al2O3）和硅锌矿（2ZnO·SiO2）。
氟硅酸盐微晶玻璃它包括片状氟金云母型和链状氟硅酸盐型。
片状氟金云母晶体沿（001）面容易解理，而且晶体在材料内紊乱分布，使得断裂时裂纹得以绕曲或交叉，而不至于扩展，破裂仅发生于局部，从而可以用普通刀具对微晶玻璃进行各种加工。
云母晶体的相互交织将玻璃基体分隔成许多封闭或半封闭的多面体，增加了碱金属离子的迁移阻力。
同时，由于云母晶体本身是一种优良的电介质材料，因此云母型微晶玻璃具有优良的介电性能。
链状氟硅酸盐微晶玻璃中可析出氟钾钠钙镁闪石（KNaCaMg5Si8O22F2）及氟硅碱钙石[Na4K2Ca5Si12O30(OH,F)4]。
当主晶相为针状的氟钾钠钙闪石晶体时，这种晶体在材料中致密紊乱分布，形成交织结构，分布在方石英、云母及残余玻璃相中，可使断裂时裂纹绕过针状晶体产生弯曲的路径，因而具有较高的断裂韧性（3.2MPa·m1/2）和抗弯强度（150 MPa）。
由于其热膨胀系数高达115×10-7℃-1（0～100℃），可在材料表面施以低膨胀釉，使抗弯强度提高到200 MPa。
磷酸盐微晶玻璃氟磷灰石微晶玻璃已经从含氟的钙铝磷酸盐玻璃以及碱镁钙铝硅酸盐玻璃中制备出来，它具有生物活性，现已成功地被植入生物体中。
1.2 微晶玻璃的发展历史及在材料科学中的作用1.2.1 发展历史由玻璃制备多晶材料的思想可追溯到18世纪，那时人们就知道玻璃在适当的温度下，经过足够时间的热处理后，会失透或结晶。
法国科学家鲁米汝尔就进行过以玻璃制备多晶材料的尝试，但是他没有完成对晶化的控制，而这对于制造真正的微晶玻璃是非常必要的。
从20世纪30年代开始，由玻璃体结晶而形成致密的陶瓷的想法已得到了较高的关注。
但微晶玻璃的研制成功并实现工业化，则始于20世纪50年代末，1957年美国康宁公司著名的玻璃化学家，此次发现对以后的研究是非常有意义的。
Stookey在研究感光玻璃时，无意中发现了所制得的玻璃具有较高的机械强度，他意识到这种玻璃在结构上与其他的玻璃是有所不同的。
他把感光后的不透明玻璃加热到比平常热处理温度更高的温度，获得了微晶玻璃重要的基本发现。
他发现玻璃并没有熔化，而是转变为不透明的多晶陶瓷材料，这种材料所具有的机械强度比原始玻璃有明显的提高，而且其他的性质，如电绝缘性也得到了显著的改善。
在早期的微晶玻璃材料研究中，人们发现这种从玻璃到陶瓷的形态转变中，制品并没有像陶瓷材料一样发生变形。
显然，材料中微小的金属晶体成为了玻璃中的主晶相析晶的晶核剂。
大量分布均匀的晶核的存在，保证了晶体的均匀生长以及晶体骨架的形成，使得玻璃制品在温度升高时能保持一定的强度。
1959年，Stookey在锂铝硅玻璃中加入二氧化钛作为晶核剂，制成了强度高、耐热冲击好、热膨胀系数低的微晶玻璃。
从而获得了以二氧化钛为晶核剂的范围很广的玻璃组成。
英国的，众多研究者对微晶玻璃的组成、晶核剂、析晶理论以及成形工艺等方面进行了广泛、深入的研究。
自微晶玻璃出现以来，在性能、制造工艺等诸方面都有了较大的突破。
其中人们对Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃研究得最为透彻。
该系统微晶玻璃无论在研制、开发、工业化生产方面，还是在理论研究方面都取得了很大的成就。
Li2O-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的主晶相多为β-锂霞石、β-锂辉石及β-石英固熔体等，具有优良的耐热冲击性、较高的强度和较低的甚至接近于零或负数的热膨胀系数，因此引起玻璃工作者的广泛关注。
CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃也是研究得较为深入的一类微晶玻璃。
1960年，前苏联的Kitaigorodski 首先研制成功了矿渣微晶玻璃，1966年第一条辊压法制造微晶玻璃的生产线建成并投入生产。
近些年来，国内外玻璃科学工作者对CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的主晶相多为β-硅灰石，一般不外加晶核剂。
借助表面成核析晶机理，利用烧结法制造的该系统微晶玻璃，具有强度高，耐酸、碱性好，表面纹理清晰，质感突出，且生产原料丰富、生产成本低等优异性能。
其外观十分近似大理石、花岗岩等天然石材，且性能优于天然石材，成为天然石材的理想替代产品。
目前，除了以上两种常用系统的微晶玻璃外，还开发研制出了很多种不同系统的微晶玻璃，如磷酸盐微晶玻璃、氟酸盐系列微晶玻璃以及硫系微晶玻璃等。
1.2.2 我国建筑装饰用微晶玻璃的发展历史我国对于微晶玻璃的研究虽然起步较晚，但在较短的时间里取得了很大的进展。
其中建筑装饰用微晶玻璃，尤其是烧结法制备CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃是研究较为深入、应用较广的一类微晶玻璃。
从我国CaO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的研究及工业化进程来看，大致可以分为三个阶段，分别为：1981～1992年、1992～1997年、1997～2004年。
微晶玻璃的研究在这三个阶段中有各自的重点和特点，但也不是完全孤立的。
（1）1981～1992年这一阶段主要处于实验室研究阶段，主要对微晶玻璃组成和性能进行较深入的研究。
而对于成形方法没有统一的认识，对浇铸法、压延法、烧结法都进行过尝试。
这一阶段的研究为后期微晶玻璃组成及工艺的确定奠定了基础。