高强度二硅酸锂微晶玻璃性能研究

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1、中南人学硕士学伉论文摘要以P205和Zr02为复合成核剂，Sb203为澄清剂，通过传统熔体冷却法制得了掺不同稀土离子的Si02．Li20．K20．B203体系基础玻璃。利用DSC、XRD、SEM和力学性能测试等方法研究了组成对玻璃析晶行为、析出晶相种类及微晶玻璃力学性能的影响。研究结果表明：P205是该系统微晶玻璃有效的成核剂，它诱导基础玻璃分相并促进偏硅酸锂和二硅酸锂晶相的异相成核。而Zr02不是有效的成核剂，它抑制二硅酸锂晶体的析出，但其使微晶玻璃趋向于半透明性。基础玻璃经核化处理后，分两步晶化比一步晶化更有利于Li2Si205的生长，并在一定程度上可提高

2、微晶玻璃的抗弯强度。研究结果也表明：引入La203并不改变微晶玻璃中主晶相的组成，仅对次晶相的种类产生影响。基础玻璃的析晶倾向随La20。含量的增加逐渐降低。La203含量为0．40m01％时，微晶玻璃的抗弯强度和弹性模量达到最高值，分别为328MPa和143GPa；当La203含量为1．20m01％时，微晶玻璃的断裂韧性达到最大值，为3．34MPa·rn¨2。同时，随着Y203含量的增加，玻璃的析晶峰值温度升高。少量Y203的加入，不改变玻璃析出晶相的种类，但是削弱基础玻璃的析晶能力；当Y203含量为2．0m01％时，微晶玻璃能获得相对较高的抗弯强度，其抗弯

3、强度值为217MPa。Y203对力学性能的改善并不十分明显。在同时添加稀土La203和Y203的基础上，增加P205的含量，基础玻璃的析晶倾向增大，当P205的含量达到5．00t001％时，玻璃在退火后完全失透。当P20，的含量为2．50m01％时，微晶玻璃具有相对较高的抗弯强度，高达332MPa。关键词微晶玻璃，二硅酸锂，高强度，热处理，稀土氧化物中南人学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTTheSi02-Li20一K20一B203glasses，whichintroduceP205andZr02ascomplexnucleatingagentand

4、Sb203asclarifyingagent，werepreparedbytraditionalmeltingquenchingmethod．Theeffectsofdifferentnucleatingagentsanddifferentrareearthionsonthecrystallizationbehavior,thecrystallinephaseandthemechanicalpropertiesoftheglass—ceramicswereinvestigatedbyusingofDSC，XRD，SEMandmechanicalproperty

5、tester．Theresultshowsthat，P205isaneffectivenucleationagentforpreparinglithiumdisilicateglass··ceramicsfromSi02·-Li20--K20．-B203glass．TheintroducingofP205caninducephaseseparationandpromotetheformingoftheheterogeneousnucleationofLi2Si03andLi25i205crystalline．ComparedwithP205，introduci

6、ngZr02isnotconducivetopreparetheglass—ceramicsinthissystemglass，becauseitrestrainsprecipitatingofLi2Si205．However'thetranslucencyoftheglass-ceramiccanbeadjustedbyaddingZr02．Comparedwithone-stepcrystallizationtreatment，aftertheprecursorglassesaretreatedatthenucleatingtemperature，two-

7、stepcrystallizationtreatmentismorefavorableforgrowingupofLi2Si205andenhancingofbendingstrengthoftheglass-ceramics．Theresultalsoshowsthat，theLa203introductiondoesnotchangemaincrystalphaseoftheglass-ceramicsbutthesecondarycrystalphase．Thecrystallizationtendencyoftheprecursorglassesdec

8、reasesbyincreasingL