微晶玻璃
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微晶玻璃名词解释
微晶玻璃是一种具有特殊性能的玻璃材料,通常由玻璃粉末经过特殊处理而制成。
微晶玻璃具有许多优良的性质,如良好的耐温性、耐腐蚀性以及高透明度等,因此在许多领域都得到了广泛的应用。
微晶玻璃的制备过程通常采用以下步骤:首先将玻璃粉末加热至高温,然后加入适当的助熔剂,使其能够均匀地分散在玻璃粉末中。
接着,将混合物在高温下持续加热,使其不断形成晶核,并且促使玻璃粉末中的长石、石英和二氧化硅等物质发生化学反应,形成微晶结构。
这样就可以在玻璃粉末中形成许多微小的晶核,使得微晶玻璃具有更加均匀的晶粒结构和更加良好的光学性能。
微晶玻璃的主要性能特点包括:
1.高透明度:微晶玻璃具有极高的透明度,可以透过99%的阳光,使得其在光学领域应用广泛。
2.良好的耐温性:微晶玻璃具有出色的耐温性,可以承受温度高达600°C的极端高温环境,因此非常适合用于高温环境下的光学设备。
3.耐腐蚀性:微晶玻璃对于许多化学品和化学物质的耐腐蚀性非常好,因此在化学工业和制药行业中得到了广泛应用。
4.良好的机械性能:微晶玻璃具有出色的机械性能,可以轻松地承受压力和冲击负荷,因此非常适合用于机械部件和设备中。
总结起来,微晶玻璃是一种具有特殊性能的玻璃材料,其良好的光学性能、耐温性、耐腐蚀性和机械性能使得其在许多领域得到了广泛的应用。
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃及其用途0906-17
微晶玻璃介绍
微晶玻璃(Microcrystalline glass),又称玻璃钢,是一种高性能
玻璃,它具有高熔点、高硬度、高抗损伤性、高粘结性,是一种具有优异
性能的玻璃。
微晶玻璃一般由一种或多种氧化物组成,以硅酸铝硅酸锰为
基本构成元素,具有铝、锰、钛等金属的氧化物成分。
微晶玻璃制造工艺
微晶玻璃的重要原料是硅酸铝、硅酸锰、硅酸钛等金属元素的氧化物,一般经过精细加工组成成分,采用烧结工艺制造出来。
根据加工工艺不同,可以将微晶玻璃分为微晶玻璃颗粒、碎片和微晶玻璃块三种形式。
微晶玻璃的性能特点
1.高熔点:微晶玻璃的熔点可达1600℃,远远高于普通玻璃,具有
良好的高温耐受能力。
2.高硬度:由于微晶玻璃中含有较多的金属元素,具有较高的硬度,
受损伤比普通玻璃小。
3.高抗温性:因为微晶玻璃具有自身的特殊性,具有比普通玻璃更高
的耐热性能,在高温条件下表现良好,可以长时间在高温环境下工作。
4.高抗化学腐蚀性:微晶玻璃表面具有自身的化学结构,能有效抵御
化学侵蚀,耐酸碱性腐蚀能力强,非常适合接触各种有害物质的环境。
2024年微晶玻璃市场发展现状引言微晶玻璃是一种独特的玻璃材料,具有细致的晶体结构和较高的硬度,因此在众多应用领域中得到了广泛的应用。
本文将对2024年微晶玻璃市场发展现状进行探讨,分析其应用领域和市场前景。
微晶玻璃的性质和特点微晶玻璃是一种非晶态玻璃,其晶体尺寸通常在纳米到微米级别,具有以下特点:1.高硬度:微晶玻璃硬度较高,通常在6-7级(摩氏硬度),相比普通玻璃更加耐磨损。
2.优异的光透性:微晶玻璃具有较高的透光率,可以有效地传递光信号,在光学设备领域有广泛应用。
3.优良的化学稳定性:微晶玻璃具有较低的化学活性,可以抵御大多数化学物质的侵蚀,具有良好的耐腐蚀性。
4.良好的热稳定性:微晶玻璃具有良好的热稳定性,在高温环境下也能保持较好的稳定性。
微晶玻璃的应用领域1.光学器件:由于微晶玻璃具有优异的光学特性,可以用于制造光学透镜、光学窗口等光学器件。
2.电子产业:微晶玻璃可以制成高硬度的显示屏保护层、触摸屏面板等电子产品的关键零部件。
3.医疗领域:微晶玻璃具有良好的生物相容性和耐腐蚀性,可以用于制造人工关节、医疗器械等医疗器械。
4.化工领域:微晶玻璃的化学稳定性使其成为化工设备的理想材料,被广泛应用于化工反应容器、传热设备等。
5.其他领域:微晶玻璃还可以应用于建筑、汽车、航空航天等领域,用于制造建筑玻璃、汽车玻璃、航空航天器件等。
2024年微晶玻璃市场发展现状当前,微晶玻璃市场正在快速发展,主要有以下几个方面的现状:1.市场规模扩大:随着微晶玻璃应用领域的不断拓展,市场需求不断增加,市场规模正在逐年扩大。
2.技术创新:微晶玻璃制备技术和加工技术在不断创新,使得微晶玻璃的制造成本不断降低,产能不断提升。
3.行业竞争激烈:由于微晶玻璃市场前景广阔,吸引了众多企业的关注,行业竞争激烈,需要不断提高产品质量和技术水平来保持竞争力。
4.地区分布不均:微晶玻璃市场的地区分布不均,目前国内一些发达地区的微晶玻璃产业比较集中,但其他地区的发展也逐渐加快。
一、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。
二、微晶玻璃的组成把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃,在有控条件下进行晶化热处理,使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。
微晶玻璃和普通玻璃区别是:前者部分是晶体,后者全是非晶体。
微晶玻璃表面可呈现天然石条纹和颜色的不透明体,而玻璃则是各种颜色、不同程序的透明体。
微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素:原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。
后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。
微晶玻璃的原始组成不同,其晶相的种类也不同,例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等,各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能,在上述晶相中,β硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性能,为此常选用CaO-Al2O3-SiO2系统为建筑微晶玻璃原始组成系统,其一般成分如表一所示。
表一:CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃组成颜色\组成SiO2 Al2O3 B2O3 CaO ZnO BaO Na2O K2O Fe2O3 Sb2O3白色59.0 7.0 1.0 17.0 6.5 4.0 3.0 2.0 0.5黑色59.0 6.0 0.5 13.0 6.0 4.0 3.0 2.0 6.0 0.5上述玻璃成份在晶化热处理后所析出的主晶相是:β——硅灰石(β——CaO、SiO2)。
微晶玻璃的定义微晶玻璃是一种新型的玻璃产品,也被称为粉晶玻璃、微晶质玻璃或云母玻璃。
它是一种由各种硼酸、氧化物和氟化物组成的玻璃陶瓷材料,主要通过高温烧制和快速冷却而形成。
与传统的玻璃相比,微晶玻璃具有更高的硬度、耐热性和耐腐蚀性,可以广泛应用于建筑、家居装饰、电子、医疗、航天等领域。
微晶玻璃的制作微晶玻璃的制作过程包括原料配比、混合、烧结和加工四个步骤。
原料配比微晶玻璃的主要原料包括氧化硅、碱金属氧化物、硼酸、氟化物、氧化钇、氧化镁等。
这些原料需要严格按照一定比例混合,以保证后续加工过程的稳定性和产品质量。
混合将原料混合在一起,并使用球磨机等装置将它们粉碎,以便更好地进行后续的烧结加工。
烧结将混合好的原料在高温下进行烧结,以形成微晶玻璃颗粒。
加工经过烧结后的微晶玻璃颗粒需要进行加工,以便制成各种形状和大小的产品。
加工方式包括切割、打磨、抛光等。
微晶玻璃的特性微晶玻璃具有以下主要特性:高硬度微晶玻璃比普通玻璃更硬,更耐划伤和磨损。
它的硬度接近于天然石英,可以有效降低产品的维护成本,延长寿命。
耐腐蚀性微晶玻璃的表面光洁度高,不易吸附污垢和油脂。
它还对酸、碱、盐溶液等腐蚀性物质具有很好的抵抗能力。
耐热性微晶玻璃的熔点较高,耐高温性能好,可以承受较高温度的蒸汽和火焰,不易变形和炸裂。
透明性微晶玻璃透明度高,可以通过调整成分和加工工艺改善其光学性能,使其具有更好的透光性和透明度。
微晶玻璃的应用微晶玻璃具有广泛的应用前景,可以用于以下方面:建筑微晶玻璃可以用于制作高档玻璃幕墙、楼梯扶手、实验室设备和医疗设备等。
它的高硬度、耐热性和耐腐蚀性可以有效保护建筑物和设备,延长使用寿命。
家居装饰微晶玻璃可以用于制作高档灯饰、花瓶、工艺品等家居装饰品。
它的优美外观和透明度可以为家居带来更高的精致感和品位。
电子微晶玻璃可以用于制造电容器、电池隔膜和触摸屏等电子产品。
它的高硬度和透明度可以使电子产品更加耐用和美观。
医疗微晶玻璃可以用于制作手术器械、人工器官、医疗设备和药品包装等医疗用品。
微晶玻璃是一种特殊的玻璃材料,其透明性能取决于其化学成分和微观结构。
以下是微晶玻璃透明的原理:
1. 纯净的化学成分:微晶玻璃通常采用高纯度的玻璃原料,如二氧化硅(SiO2)、硼三氧化物(B2O3)等,以确保玻璃中没有显著的杂质和不均匀性。
2. 均匀的微观结构:微晶玻璃的制备过程中需要严格控制玻璃的结晶和微观结构,使得玻璃内部的晶粒尺寸均匀,没有明显的气泡和夹杂物。
3. 光的透射和折射:由于微晶玻璃内部没有明显的结构不均匀性和杂质,光线在玻璃中的传播受到较小的散射和吸收,因此可以实现较高的透明度。
4. 表面处理:微晶玻璃的表面经过精细加工和抛光处理,可以减少表面粗糙度对光线的散射,提高玻璃的透明性能。
总的来说,微晶玻璃透明的原理是通过优化材料的化学成分、微观结构和表面处理,最大限度地减少光线在玻璃中的吸收和散射,从而实现较高的透明度。
微晶玻璃分类微晶玻璃是一种具有特殊纹理和光泽的玻璃材料。
它具有高质量的透明度和耐磨性,被广泛应用于建筑、家居装饰、电子产品和汽车等领域。
本文将从微晶玻璃的制备工艺、特点和应用方面进行分类介绍。
一、微晶玻璃的制备工艺微晶玻璃是通过特殊的制备工艺制成的。
首先,将玻璃坯料加热至高温状态,然后迅速冷却。
这一过程使得玻璃内部的晶体结构发生变化,形成微晶体。
随后,对玻璃进行进一步的热处理和加工,使其表面呈现出独特的纹理和光泽。
二、微晶玻璃的特点1. 纹理独特:微晶玻璃具有独特的纹理和光泽,能够使其与普通玻璃材料相区别。
2. 高透明度:微晶玻璃具有较高的透明度,能够有效传递光线,增加室内采光亮度。
3. 耐磨性强:微晶玻璃的表面硬度较高,具有较强的耐磨性,不易被刮花。
4. 耐腐蚀性好:微晶玻璃能够抵抗多种化学物质的腐蚀,具有较好的耐候性。
5. 防紫外线:微晶玻璃能够有效阻挡紫外线的侵入,对室内物品起到保护作用。
三、微晶玻璃的应用1. 建筑领域:微晶玻璃常用于建筑的外墙、隔断、天花板等装饰材料。
其独特的纹理和光泽可以增加建筑的美观度和现代感。
2. 家居装饰:微晶玻璃可以用于制作家具、橱柜、灯具等家居装饰品。
其高透明度和耐磨性能使得家居空间更加明亮和耐用。
3. 电子产品:微晶玻璃常用于电子产品的显示屏、触摸屏等部件。
其高透明度和防紫外线特性可以提升电子产品的显示效果和使用寿命。
4. 汽车领域:微晶玻璃广泛应用于汽车的前挡风玻璃、车窗等部件。
其耐磨性和防紫外线特性可以保护驾乘人员的安全和健康。
微晶玻璃是一种具有独特纹理和光泽的玻璃材料,具有高透明度和耐磨性的特点。
它广泛应用于建筑、家居装饰、电子产品和汽车等领域,为这些领域的产品增添了美观度和实用性。
随着科技的不断发展,微晶玻璃的制备工艺和应用领域也在不断创新和拓展,为人们的生活带来了更多便利与美好。
.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。
微晶玻璃特点及应用微晶玻璃是一种新型玻璃材料,具有许多独特的特点和广泛的应用。
下面将详细介绍微晶玻璃的特点以及应用。
微晶玻璃具有以下特点:1.高机械强度:微晶玻璃具有高硬度和强度,比普通玻璃更耐磨损,更不容易破碎。
2.超低温热膨胀系数:微晶玻璃的热膨胀系数非常低,可以在极端温度条件下仍然保持稳定。
3.优异的光学性能:微晶玻璃具有优异的透光性,可用于光学领域的高清透光窗,具有良好的平整度和清晰度。
4.优良的化学稳定性:微晶玻璃具有优异的抗酸碱性和化学稳定性,不易受到化学物质的侵蚀。
5.良好的热稳定性:微晶玻璃在高温条件下能够保持稳定,不易被热传导和热辐射。
6.可加工性强:微晶玻璃可以通过冷加工、热加工和化学加工等多种方法进行加工,可切割、打磨、磨削等,加工性能极佳。
7.防辐射性能好:微晶玻璃对电磁辐射、紫外线和其他有害辐射具有较好的屏蔽和防护效果。
微晶玻璃的应用十分广泛,下面将详细介绍几个主要的应用领域:1.光学技术领域:由于微晶玻璃具有良好的光学性能,可以广泛应用于光学仪器、光学系统和光学器件等领域。
例如,微晶玻璃可以用于高清晰摄像头的镜头保护膜,可以提供更加清晰、透光度更高的成像效果。
2.医疗领域:微晶玻璃具有优良的生物相容性,不会对人体产生刺激和毒性,因此广泛应用于医疗器械、医用耗材和生物芯片等领域。
例如,微晶玻璃可以用于人工关节、植入式医疗器械、光学传感器等医疗器械。
3.汽车工业:由于微晶玻璃具有高强度和耐磨损性,可以广泛应用于汽车领域。
例如,微晶玻璃可以用于汽车前挡风玻璃和侧窗玻璃,提供良好的视野和安全性能。
4.通信领域:微晶玻璃具有优异的抗辐射性能和低损耗特性,可以广泛应用于通信设备和光纤通信系统中。
例如,微晶玻璃可以用于通信光纤的保护层和连接器,提供更好的信号传输和稳定性能。
5.建筑装饰领域:由于微晶玻璃具有优秀的透光性和耐候性,可以应用于建筑装饰领域。
例如,微晶玻璃可以用于建筑物外墙、天窗和幕墙等,提供高透光度的装饰效果。
微晶玻璃生产工艺流程微晶玻璃是一种具有高透明度、高硬度和高耐磨性的特殊玻璃材料,广泛应用于光电子、光学仪器、电子显示器等领域。
下面将详细介绍微晶玻璃的生产工艺流程。
1. 原材料准备微晶玻璃的主要原材料包括二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锌(ZnO)等。
首先需要准备这些原材料,确保其质量符合要求,并按照一定比例进行配比。
2. 材料混合将准备好的原材料按照配比加入到混合设备中,通过搅拌等方式进行均匀混合。
混合时间和速度需要控制得当,确保各种原材料能够充分混合,并形成均匀的颗粒状物料。
3. 粉体制备将混合好的物料送入球磨机中进行粉碎处理。
球磨机内部装有一定数量和大小的钢球,物料在球与球之间不断碰撞和摩擦,从而实现粉碎的目的。
粉体制备的时间和条件需要根据具体情况进行调整,确保得到细腻均匀的粉体。
4. 粉体成型将粉体通过压制机进行成型。
常用的成型方式包括干压成型和注浆成型。
干压成型是将粉体放置在模具中,然后用高压机械对其进行压制,使其形成坯体。
注浆成型是将粉体与一定比例的液体(如水或有机溶剂)混合,形成可流动的糊状物料,然后通过注射设备将糊状物料注入到模具中。
5. 坯体处理经过成型后得到的坯体需要进行一系列处理步骤来提高其致密性和机械强度。
这些处理步骤包括: - 预烧:将坯体放入预烧窑中,在一定温度下进行加热处理。
预烧可以去除坯体中残留的有机物和水分,并改善坯体的结构。
- 烧结:将预烧好的坯体放入高温炉中进行加热处理。
在高温下,坯体中的颗粒会发生结合和熔融,从而形成致密的微晶玻璃材料。
- 磨削:将烧结好的坯体进行磨削,使其表面光滑且尺寸精确。
磨削可以通过机械或化学方法进行。
6. 表面处理经过磨削后的微晶玻璃坯体需要进行表面处理,以提高其光学性能和使用寿命。
常用的表面处理方式有: - 镀膜:将坯体放入真空镀膜设备中,通过物理或化学方法在其表面形成一层薄膜。
镀膜可以改善微晶玻璃的透光性、耐磨性和耐腐蚀性。
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。
微晶玻璃和钢化玻璃硬度一、微晶玻璃和钢化玻璃都是现代建筑和家居装饰中常用的材料,它们在硬度上有着显著的特点。
硬度是材料抵抗划伤、磨损和变形的能力,对于玻璃来说,硬度的提高能够增强其耐久性和安全性。
本文将对微晶玻璃和钢化玻璃的硬度进行对比分析。
二、微晶玻璃的硬度微晶玻璃是一种以玻璃为基础,通过特殊的生产工艺制成的一种装饰材料。
微晶玻璃的硬度主要受到玻璃基体和表面涂层的影响。
1.玻璃基体硬度:微晶玻璃的玻璃基体硬度通常较高,一般在Mohs硬度测试中可达到6至7。
这使得微晶玻璃相对抗划伤和磨损。
2.表面涂层硬度:微晶玻璃的表面通常涂覆有一层特殊的保护涂层,这层涂层也具有一定的硬度,能够提高微晶玻璃的整体硬度。
然而,涂层的硬度因制造工艺和具体配方而异。
三、钢化玻璃的硬度钢化玻璃是通过加热玻璃至软化点,然后迅速冷却而制成的一种强化玻璃。
这种工艺使得钢化玻璃具有比普通玻璃更高的硬度和强度。
1.整体硬度:钢化玻璃的整体硬度较高,通常在Mohs硬度测试中可达到6.5至7。
这使得钢化玻璃相对抗划伤和磨损,比一般的玻璃更为耐用。
2.耐冲击性:钢化玻璃在制备过程中形成的表面压应力和内部张应力使得它在受到冲击时破碎成小颗粒,而非锋利的碎片,提高了安全性。
这也反映了其硬度和强度的优势。
四、硬度对比分析1.耐划伤性能:由于微晶玻璃和钢化玻璃的硬度都相对较高,它们在抵抗划伤方面都表现得比较优异,不容易被表面物体划伤。
2.耐磨损性能:两者在耐磨损性能上也有着较好的表现,不容易出现表面磨损现象,保持较长时间的美观。
3.安全性:在安全性方面,钢化玻璃由于其加工方式,在破碎时产生的小颗粒相对安全,而微晶玻璃的表现也在可控的范围内。
4.特殊用途:由于硬度的差异,微晶玻璃在一些特殊的装饰和艺术品制作中更为适用,而钢化玻璃在需要更高强度和安全性的场合更为常见,如建筑幕墙、车辆玻璃等。
五、微晶玻璃和钢化玻璃都是硬度较高的玻璃材料,在实际应用中具有广泛的用途。
二硅酸锂微晶玻璃材料综述
何志龙-3112007045
(金属材料强度国家重点实验室,
西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049)
摘要:微晶玻璃以其优异的力学、化学、生物等性能,在国防、航空、建筑、电子、光学、化工、机械及医疗等领域作为结构材料、技术材料、光学材料、电绝缘材料等而获得广泛应用,吸引了许多研究者的关注。
本文在参考学习了诸多相关文献的基础上,对微晶玻璃材料的制备、性能、应用及研究进展进行了论述,列举了人们在该领域取得的重要研究进展,以及微晶玻璃材料领域存在的研究难题。
关键词:晶化,微晶玻璃,综述,非均匀成核
1 研究背景与意义
自从1957年,美国康宁公司著名玻璃化学家S.D.Stookey研制出第一种微晶玻璃以来,微晶玻璃就凭借其组分广泛、性能优异、品种繁多而著称。
由于析出的晶粒尺寸可控,与界面结合强度高,抗弯强度可以达到200MPa以上,大量微晶玻璃体系涌现出来,它们的形成机制也得到大量深入研究。
微晶玻璃又称玻璃陶瓷,它是将某些特定组成的基础玻璃,在一定温度下进行控制晶化,制得的一种同时含有微晶相和玻璃相的多晶固体材料。
在热处理过程中,基础玻璃内部产生晶核及晶体长大,因为析出的晶体非常小,被称作微晶玻璃。
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易产生相分离的区域,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;而玻璃则是非晶态或无定形体。
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 微晶玻璃分类
按照基础玻璃的组成,微晶玻璃主要有以下四大类:
(1)硅酸盐类微晶玻璃
由碱金属、碱土金属的硅酸盐晶相组成,主晶相有:透辉石、顽辉石、硅灰石、二硅酸锂等,这些晶相的种类影响微晶玻璃的性能。
其中,最早研究的矿渣微晶玻璃和光敏微晶玻璃属此类。
(2)铝硅酸盐微晶玻璃
此类微晶玻璃主晶相为铝硅酸盐晶体,它包含Li2O-Al2O3-SiO2系统、MgO-Al2O3-SiO2系统、Na2O-Al2O3-SiO2系统、ZnO-Al2O3-SiO2系统等;Li2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃膨胀系数低,MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃电磁学性能优异、抗热震和热稳定性好,Na2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的热膨胀系数高,ZnO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,可通过调整成分和热处理制度,控制析出析晶类型。
(3)氟硅酸盐微晶玻璃
它有片状氟金云母微晶玻璃和链状氟硅酸盐微晶玻璃两大类。
片状氟金云母晶体易沿(001)面解理,裂纹易分叉,发生局部断裂,有利于机械加工。
链状氟硅酸盐微晶玻璃中可析出针状氟钾钠钙镁闪石晶体,针状晶体随机分布,形成互锁结构,阻碍裂纹扩展,因而韧性好,抗弯强度高。
(4)磷酸盐微晶玻璃
它主晶相为磷灰石,如氟磷灰石微晶玻璃,羟基磷灰石微晶玻璃,它具有生物活性,作为医用生物材料,移植入人体代替受损的骨骼。
3 微晶玻璃的制备
微晶玻璃的制备工艺复杂,种类繁多,最常用的制备方法是浇铸析晶法和粉体烧结法两大类[1]。
(1)熔融析晶法
其工艺包括制备基础玻璃块和析晶热处理,具体流程为:设计原始成分配料,将玻璃原料直接混合,经高温熔制后急冷、退火,得到透明的基础玻璃;根据成分配方和要求,制定析晶工艺参数,成核和晶化处理,形成微晶玻璃制品。
它的优点是制品致密度高、易于成型,缺点是添加的成分受到玻璃溶解度的限制、高熔点的成分会使玻璃熔融温度升高从而增加工艺的难度和成本、制得微晶玻璃中晶相比例取决于基础玻璃的整体析晶能力。
(2)粉体烧结法
其工艺包括制备基础玻璃粉和粉体烧结,具体流程为:设计原始成分配料,高温融制玻璃,水淬得到玻璃颗粒,研磨制备基础玻璃粉,粉体成型,高温烧结获得微晶玻璃制品。
和熔融析晶法相比,粉末烧结法可以添加高熔点的增强增韧物质并更可以与玻璃任意比例调节、容易析晶、能有效地控制晶体尺寸和含量,而且易于添加色料进行配色以满足不同人的牙齿修复。
玻璃粉体烧结过程中,有致密化和析晶两个过程,它们既有联系又相互矛盾,理论上可分为以下三种状况,先晶化后烧结,烧结和晶化同时进行,先烧结后晶化。
烧结致密化是通过玻璃粉体达到软化点后的粘性流动来实现的,析晶则是在一定温度下,玻璃系统内部形核长大得到微晶。
研究表明先晶化后烧结或两者同时进行的微晶玻璃致密程度低,但晶体为自然晶型;而先烧结后析晶的微晶玻璃致密程度高,综合性能优异;其成因是,先晶化会阻碍致密化进行:晶化形成的微晶作为骨架妨碍玻璃的粘性流动;微晶固相的存在增加了玻璃的黏度,降低了玻璃粘性流动;微晶骨架之间的孔洞难以为玻璃填充。
因此,为了制备致密的微晶玻璃材料,采用粉末烧结法需要先烧结致密然后再析晶。
4 性能
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。
主要由以下性能:
1)热膨胀系数可在很大范围内调整;
2)机械强度高,硬度大,耐磨性能好;
3)良好的化学稳定性和热稳定性
4)软化温度高;
5)电绝缘性能优良,介电损耗小、介电常数稳定;
6)设计性,以获得特殊的光学、电学、热学、磁学和生物性能。
以及其它各种性能。
5 应用
1)生物材料领域
随着生活品质的提高,人们对于牙齿健康越来越重视,牙齿修复技术也不断进步。
牙齿修复对于材料有一定的要求,需要具有一定的强度,好的生物相容性和耐腐蚀能力,以及与牙齿相似的外观,这些都成为牙科修复材料的主要发展目标。
由于人们对美学修复要求的不断提高,全瓷修复材料凭借其逼真的色泽,良好的生物相容性,足够的机械强度,逐渐成为牙齿修复材料的主流。
而微晶玻璃以其优异的机械性能、生物性能在牙齿修复材料领域得到了很好的应用。
2)建筑材料领域
以其高强度、高硬度、耐磨性能,色泽柔和,不吸水,抗炸裂,耐火性等,可用作微晶玻璃装饰材料以及透明防火微晶玻璃等。
3)电子工业
微晶玻璃材料的膨胀系数变化范围大,电绝缘性好,化学稳定性好,低介电损耗等,可用于绝缘及封接材料、硬盘基板、集成电路板、液晶显示器等。
4)光学材料
微晶玻璃具有高透射率、低膨胀率、耐高温、耐热冲击等性能,且化学稳定性好,可用于天文望远镜镜片、太阳能集热器等。
5)日常生活
具有低膨胀、耐腐蚀、耐高温、耐热冲击,可以用于日常生活中的餐具、蒸煮器皿、透视窗等。
6 展望
微晶玻璃由于其优异的性能,加之随着人们对其析晶、显微结构、热处理制度及基础玻璃系统等基础研究工作的不断深入,微晶玻璃的应用前景将会更加广阔。
为了满足应用市场对微晶玻璃不断提出的要求,微晶玻璃的研究开发也应朝着组分多元化、功能复合化和结构精细化的方向发展[2,3]。
微晶玻璃的一个重要性能是它的可设计性。
因此,这方面的实验研究可以按照使用的要求在不同层次上对材料的组成、结构进行科学设计与调控。
要注意微晶玻璃的功能“稀释”效应,尽量提高功能主晶相的含量,减少杂相与玻璃相。
晶粒尺寸和结晶形状、晶相与玻璃相的界面组成和结合强度对微晶玻璃性能的影响也至关重要。
微晶玻璃的应用开发与产业化也是值得关注的另一重要问题[4,5]。
综上所述,如何把实验室的研究成果转化为可规模生产的、性能可靠的、经济的技术产品,是微晶玻璃发展的必然趋势。
一方面要在保持其性能的同时,改进玻璃的组成及制备工艺,避免高温熔制和成形困难,降低成本;另一方面要拓宽研究领域。
微晶玻璃作为一种新型功能材料,对国家安全和国民经济可持续发展具有重大意义。
参考文献:
[1] 肖汉宁,彭文琴,邓春明. 微晶陶瓷的制备技术,性能及用途[J] . 中国陶瓷,2000 ,36 (5) :31
[2] 宁青菊,贺海燕,陈平. 微晶玻璃的制备与应用[J] . 陶瓷工程,2000 ,12 :38
[3] 张健. 微晶玻璃与光学天文望远镜[J] . 飞碟探索,2001 ,5 :16
[4] 金世龙,李晓红,黄云,等. 激光陀螺新型槽片[J] . 光学学报,2006 ,26 (2) :259
[5] 程金树. 微晶玻璃[M] . 北京:化学工业出版社,2006 :3。