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1、微晶玻璃的制備一、文獻(xiàn)綜述1、微晶玻璃的概念微晶玻璃又叫微晶玉石或陶瓷玻璃，是綜合玻璃，學(xué)名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我們常見的玻璃看起來大不相同。它具有玻璃和陶瓷的雙重特性，普通玻璃內(nèi)部的原子排列是沒有規(guī)則的，這也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一樣，由晶體組成，也就是說，它的原子排列是有規(guī)律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韌性強(qiáng)。但微晶玻璃不同于陶瓷和玻璃。微晶玻璃與陶瓷的不同之處是：玻璃微晶化過程中的晶相是從單一均勻玻璃相或已產(chǎn)生相分離的區(qū)域，通過成核和晶體生長而產(chǎn)生的致密材料；而陶瓷材料中的晶相，除了通過固相反應(yīng)出現(xiàn)的重結(jié)晶或新晶相以外，大部分
2、是在制備陶瓷時(shí)通過組分直接引入的。微晶玻璃與玻璃的不同之處在于微晶玻璃是微晶體（尺寸為0.1～0.5μm）和殘余玻璃組成的復(fù)相材料；而玻璃則是非晶態(tài)或無定形體。另外微晶玻璃可以是透明的或呈各種花紋和顏色的非透明體，而玻璃一般是各種顏色、透光率各異的透明體。2、微晶玻璃的分類（1）通常按微晶化原理分為光敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃；（2）按基礎(chǔ)玻璃的組成分為硅酸鹽系統(tǒng)、鋁硅酸鹽系統(tǒng)、硼硅酸鹽系統(tǒng)、硼酸鹽和磷酸鹽系統(tǒng)；（3）按所用原料分為技術(shù)微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和礦渣微晶玻璃（用工礦業(yè)廢渣等為原料）；（4）按外觀分為透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃；（5）按性能又可分
3、為耐高溫、耐腐蝕、耐熱沖擊、高強(qiáng)度、低膨脹、零膨脹、低介電損耗、易機(jī)械加工以及易化學(xué)蝕刻等微晶玻璃以及壓電微晶玻璃、生物微晶玻璃等（6）晶玻璃的組成在很大程度上決定其結(jié)構(gòu)和性能。按照化學(xué)組成微晶玻璃主要分為四類：硅酸鹽微晶玻璃，鋁硅酸鹽微晶玻璃，氟硅酸鹽微晶玻璃，磷酸鹽微晶玻璃。3、微晶玻璃的制備方法微晶玻璃的制備方法根據(jù)其所用原材料的種類、特性、對(duì)材料的性能要求而變化，主要的有熔融法、燒結(jié)法、溶膠—凝膠法、二次成型工藝、強(qiáng)韌化技術(shù)等。?3.1、熔融法（整體析晶法）熔融后急冷，退火后在經(jīng)一定的熱處理制度進(jìn)行成核和晶化以獲得晶粒細(xì)小、含量多、結(jié)構(gòu)均勻的微晶玻璃制品。
4、熱處理制度的確定是微晶玻璃生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)。作為初步的近似估計(jì)，最佳成核溫度介于Tg和比它高50℃的溫度之間。晶化溫度上限應(yīng)低于主晶相在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間內(nèi)重熔的溫度。通常是25℃～50℃。微晶玻璃的理想熱處理制度見圖1。常用的晶核劑有TiO2，P2O5，ZrO2，CaO，CaF2，Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核劑的選擇與基礎(chǔ)玻璃化學(xué)組成有關(guān)，也與期望析出的晶相種類有關(guān)。Stooky指出，良好的晶核劑應(yīng)具備如下性能：(1)在玻璃熔融成形溫度下，應(yīng)具有良好的溶解性，在熱處理時(shí)應(yīng)具有較小的溶解性，并能降低成核的活化能。(2)?晶核劑質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的活化能要盡量小，使之在玻璃中易
5、與擴(kuò)散。(3)?晶核劑組分和初晶相之間的界面張力愈小，它們之間的晶格參數(shù)之差愈小(σ<±15%)，成核愈容易。復(fù)合晶核劑可以起到比單一晶核劑更好核化效果，它主要是起到雙堿效應(yīng)。?熔融法制備微晶玻璃可采用任何一種玻璃的成形方法，如：壓制、澆注、吹制、拉制，便于生產(chǎn)形狀復(fù)雜的制品和機(jī)械化生產(chǎn)，但也存在一些問題有待于解決：(1)熔制溫度過高，通常都在1400～1600℃，能耗大。(2)熱處理制度在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中難于控制操縱。(3)晶化溫度高，時(shí)間長，現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中難于實(shí)現(xiàn)。?3.2、燒結(jié)法?燒結(jié)法是使玻璃粉末產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，然后經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程
6、，燒結(jié)的推動(dòng)力是粉狀物料的表面能大于多晶燒結(jié)體的晶界能。燒結(jié)法制備微晶玻璃的工藝流程如下：?配料→熔制→水淬→粉碎→過篩→成形→燒結(jié)→加工?優(yōu)點(diǎn)是：(1)燒結(jié)玻璃的熔融溫度與熔融法相比較，熔融時(shí)間短，溫度低，這易于使需要高溫才能熔融的玻璃制備微晶玻璃，如用ZrO2增韌的堇青石型微晶玻璃熔制溫度高達(dá)1650℃。(2)玻璃粉末淬后，具有較高的比表面，比熔融法更易晶化，即使基礎(chǔ)玻璃整體析晶能力很差也可以通過表面析晶，制得晶相含量較高的微晶玻璃。(3)燒結(jié)法一般不用晶核劑。(4)生產(chǎn)過程易于控制，很容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化生產(chǎn)，便于目前建筑陶瓷廠的轉(zhuǎn)型。(5)產(chǎn)品質(zhì)量好，成
7、品率高，厚度及規(guī)格可變，能夠生產(chǎn)大尺寸制品。燒結(jié)法制備的微晶玻璃主要集中在CaO—P2O5—SiO2—F，CaO—Al2O3—SiO2—R2O—ZnO，Li2O—Al2O3，MgO—Al2O3—SiO2—PbO—B2O3—ZnO等。?3.3、溶膠—凝膠法?溶膠—凝膠法是低溫合成材料的一種新工藝，其原理是將金屬有機(jī)或無機(jī)化合物作為先驅(qū)體，經(jīng)過水解形成凝膠，再在較低溫度下燒結(jié)，得到微晶玻璃。與熔融法和燒結(jié)法不同，溶膠—凝膠法在材料制備的初期就進(jìn)行控制，材料的均勻性可以達(dá)到納米甚至分子級(jí)水平。??4、微晶玻璃的應(yīng)用（1）機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域a、機(jī)械軸承：表面光潔度高.b、用
8、于強(qiáng)腐蝕性
