含氟、磷Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的析晶机制研究

作     者：韩陈 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨辉

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：锂铝硅系微晶玻璃 氟化物 磷化物 析晶动力学 热处理 

摘      要：LiO—AlO—SiO(LAS)是最具研究价值、应用最广泛的微晶玻璃体系之一。本课题在LAS玻璃中引入氟、磷化合物,深入研究氟、磷化合物对LAS玻璃析晶动力学、核化及晶化行为、结构和性能的影响,为氟、磷化合物在LAS微晶玻璃中的应用提供依据。 本论文采用差热分析(DTA)和结晶度(XRD)分析方法研究含氟、磷LAS玻璃的析晶动力学。利用Kissinger、修正Kissinger、JMA及修正JMA方程计算LAS玻璃的析晶活化能、有效频率因子等动力学参数,分析氟、磷化合物对玻璃析晶动力学的影响机制。通过差热分析(DTA)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段,研究LAS玻璃的分相、核化及晶化行为,探讨氟、磷对LAS微晶玻璃热处理工艺、微观结构的影响机制。研究含氟、磷LAS微晶玻璃的物化性能,分析LAS微晶玻璃的晶相、晶粒尺寸等显微结构及热膨胀、强度等性能。 含氟磷LAS玻璃的析晶动力学研究表明,氟磷比(F/P)为1:1的LAS玻璃析晶活化能为280.70KJ/mol,不含氟、磷的LAS玻璃析晶活化能为314.23KJ/mol,F/P=2.4:1的LAS玻璃析晶活化能为356.40KJ/mol,F/P=1:2.4的LAS玻璃析晶活化能为403.30KJ/mol,含磷无氟的LAS玻璃析晶活化能为427.70KJ/mol。氟化物显著降低LAS玻璃的析晶峰温度和析晶活化能,磷化物则明显提高LAS玻璃的析晶活化能,引入适当比例的氟、磷化物有助于改善LAS的析晶动力学。含氟、磷LAS玻璃在不同温度段的析晶机理不同,初始低温阶段以晶体生成为主,高温阶段则以离子扩散为主。 LAS玻璃的晶化行为研究结果表明,氟、磷化合物促进LAS玻璃的相分离,特别是氟化物在较低的浓度下就能诱导玻璃的相分离;磷化物的引入增加玻璃核化温度,延长核化时间,而氟化物则降低核化温度,缩短核化时间:磷化物的引入提高玻璃的晶化温度,但增幅不大,而氟化物则大大降低晶化温度;氟、磷化合物同时引入(F/P=1:1)有利于形成纳米尺寸(50～100nm)的β-锂辉石晶相,其最优核化制度为700℃/1h,最优晶化制度为800℃/2h。 研究含氟磷LAS微晶玻璃的力学和热学性能,分析结构与性能之间的相互关系。研究结果表明,与无氟磷:和含磷LAS微晶玻璃相比,含氟磷LAS微晶玻璃具有较高的机械强度(154.1MPa)、较低的膨胀系数(7.0×10/K)、较高的密度(2.38g/cm)