微晶玻璃
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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。
微晶玻璃的结构特征微晶玻璃是一种具有特殊结构特征的材料,其独特的结构决定了其在光学、电子等领域的广泛应用。
本文将从晶体结构、非晶结构以及微晶结构三个方面介绍微晶玻璃的结构特征。
一、晶体结构晶体结构是指物质中原子或分子的有序排列方式。
晶体结构规整有序,具有周期性重复性。
微晶玻璃的晶体结构主要包括长程有序和短程有序两个部分。
1. 长程有序长程有序是指微晶玻璃中存在一定规则的排列方式,这种排列方式可以延伸到相对较大的距离。
长程有序使得微晶玻璃具有晶体的某些特性,例如热膨胀系数小、热导率高等。
2. 短程有序短程有序是指微晶玻璃中存在的局部有序结构,这种结构的范围较小,一般只涉及几个原子或分子的排列。
短程有序是微晶玻璃的一个重要特征,也是其与晶体和非晶体之间的过渡态。
二、非晶结构非晶结构是指物质中原子或分子的无序排列方式。
与晶体结构不同,非晶结构没有周期性重复性,呈现出类似于无规则堆积的状态。
微晶玻璃的非晶结构主要体现在局部有序和无序混杂的特点上。
1. 局部有序微晶玻璃的非晶结构中会存在一些小的局部有序区域,这些区域由于原子或分子的排列方式相对规整,具有一定的结构特征。
2. 无序混杂除了局部有序区域外,微晶玻璃的非晶结构中还存在大量的无序混杂区域,这些区域中的原子或分子排列方式几乎是随机的,没有明显的规则性。
三、微晶结构微晶玻璃的微晶结构是指晶体结构和非晶结构的混合状态。
微晶玻璃中的微晶区域由于晶体结构的存在,使得其具有一些晶体的特性,例如硬度较高、热稳定性好等。
微晶玻璃的微晶结构特征主要体现在以下几个方面:1. 微晶区域的大小微晶区域的大小是指微晶玻璃中晶体结构所占据的空间范围。
微晶玻璃中的微晶区域通常较小,一般在纳米到微米的尺度范围内。
2. 微晶区域的分布微晶玻璃中的微晶区域通常呈现分散分布的特点,这种分布方式使得微晶玻璃具有均匀的结构特征。
3. 微晶区域的形状微晶区域的形状可以是球形、棒状等不规则形状,这种形状多样性使得微晶玻璃具有更多的应用可能性。
微晶玻璃的作用
微晶玻璃是一种新材料,它的作用非常广泛。
目前,微晶玻璃在食品、医疗、航空、电子等领域都有广泛的应用。
1. 食品领域的应用:微晶玻璃具有良好的物理和化学性质,不会与食品中的物质产生任何反应,因此被广泛用于食品加工和包装。
微晶玻璃制成的容器使用寿命长,可以重复使用,不会对食品中的营养成分产生影响。
此外,微晶玻璃还可以被用于制作烤盘、餐具和炊具等。
2. 医疗领域的应用:微晶玻璃具有高的生物相容性,可以被人体组织接受,因此被广泛应用于医疗领域。
它可以制成各种手术器械、假体以及医疗器械零部件等。
此外,微晶玻璃还可以作为药物缓释的载体,在制药领域有广泛应用。
3. 航空领域的应用:由于微晶玻璃具有优异的物理性质,因此可以用于制造航空航天领域的部件。
例如,微晶玻璃可以被用于制造航空装备中用到的强度和刚度要求高的结构件和航天器搭载的仪器。
4. 电子领域的应用:微晶玻璃可以提供优异的绝缘性能,因此可以被用于电子领域的绝缘材料。
它可以制成各种电容器、晶体管和集成电路等微电子器件。
此外,微晶玻璃还可用于制造LCD显示器的玻璃支撑层。
总之,微晶玻璃的应用范围非常广泛,该材料具有良好的化学稳定性、高温耐性、
抗磨损性、抗冲击性等优点,因此在各个领域都得到了广泛应用。
随着技术的不断发展,微晶玻璃的应用前景将更加广阔。
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。
微晶玻璃(Microcrystalline Glass)是一种特殊类型的玻璃材料,其组分可以根据具体制备工艺和应用而有所不同。
然而,一般来说,微晶玻璃的成分通常包括以下几种主要成分:
硅氧化物(SiO2):硅氧化物是玻璃的主要成分之一,它赋予玻璃强度和稳定性。
铝氧化物(Al2O3):铝氧化物可以改善玻璃的熔融性和物理性能。
锂氧化物(Li2O):锂氧化物的添加可以促进微晶玻璃的结晶,提高其耐热性和力学性能。
钙氧化物(CaO):钙氧化物通常被用作玻璃的网络调节剂,有助于控制玻璃的熔融性和稳定性。
镁氧化物(MgO):镁氧化物可以影响微晶玻璃的热膨胀系数和机械性能。
钠氧化物(Na2O)和钾氧化物(K2O):这些碱金属氧化物可以影响玻璃的熔融性、抗击热冲击性和电学性能。
其他氧化物:微晶玻璃的成分还可能包括少量的其他金属氧化物,以及特定添加剂,以实现特定的性能要求。
需要注意的是,不同制备工艺和厂家可能会使用不同的成分比例和添加剂,以获得特定的微晶玻璃性能。
因此,具体微晶玻璃的成分可能会有所变化。
微晶玻璃的制备原理及其工艺过程一、微晶玻璃的制备原理微晶玻璃的制备主要通过两种方式实现:一种是熔融法,另一种是溶胶-凝胶法。
在熔融法中,玻璃材料首先被加热熔化,然后通过凝固过程形成微晶结构;在溶胶-凝胶法中,玻璃材料首先被溶解在溶剂中形成胶体溶液,然后通过凝胶过程形成微晶结构。
下面分别介绍这两种方法的制备原理。
1. 熔融法熔融法是最常用的微晶玻璃制备方法之一,其制备原理如下:首先将玻璃材料加热至熔化状态,然后通过控制降温速度和结晶条件,使其形成微晶结构。
具体步骤为:首先选取合适的玻璃成分,按一定比例混合搅拌;然后将混合了的玻璃粉末或块料加热至一定温度,使其熔化成液体;接着控制降温速度,使液态玻璃逐渐凝固结晶,形成微晶结构。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种通过溶液的化学反应形成凝胶,然后通过加热干燥凝胶形成玻璃的方法。
其制备原理如下:首先将玻璃原料溶解在溶剂中形成胶体溶液;然后通过化学反应或加热使胶体溶液发生凝胶化反应,形成凝胶;最后将凝胶干燥成固体微晶玻璃。
二、微晶玻璃的制备工艺过程微晶玻璃的制备工艺过程包括以下步骤:原料准备、配料混合、熔炼、成型、退火、抛光等。
下面逐步介绍微晶玻璃的制备工艺过程。
1. 原料准备首先需要选取适合的玻璃成分,通常包括硼、硅、氧、钠、铝等元素。
这些原料按照一定比例进行称量,然后通过干燥、筛分等工艺处理,以确保原材料的质量和粒度符合要求。
2. 配料混合将称量好的原料按照配方比例混合搅拌,使各种元素均匀分布。
混合的过程一般在干燥室内进行,以防止水分对玻璃成分的影响。
3. 熔炼混合好的玻璃成分被加热至高温,使其熔融成液体。
熔炼温度一般在1200℃以上,根据不同的成分可以有所调整。
在熔炼过程中,需要不断搅拌,以确保成分混合均匀。
4. 成型熔融玻璃液通过拉拔、注射、压铸等方式成型,形成所需形状的微晶玻璃坯料。
成型过程需要控制温度、压力等参数,确保成型的精度和质量。
5. 退火成型后的微晶玻璃坯料进行退火处理,即将其加热至一定温度,然后缓慢冷却。
微晶玻璃生产技术微晶玻璃是一种新型的透明材料,拥有高硬度、高透明度、高耐蚀性和优异的光学性能。
微晶玻璃的生产技术是将玻璃原料加热至高温熔融状态,然后通过快速冷却的方式使其晶化形成微晶结构,最后进行切割、磨削和抛光等加工工艺。
微晶玻璃的生产工艺主要包括原料选择、熔融、晶化和加工等环节。
首先是原料的选择,微晶玻璃的主要成分为硅酸盐和氧化物,其中硅酸盐是主要的玻璃成分,而氧化物则是玻璃中的助熔剂。
为了获得高质量的微晶玻璃,需要选择优质的原料,并在一定比例下混合均匀。
接下来是熔融阶段,将混合好的玻璃原料放入熔融炉中,通过加热使其达到熔点,形成熔融玻璃液体。
在熔融过程中,需要控制好温度和熔化时间,以保证玻璃液体的质量稳定。
晶化是微晶玻璃生产的核心环节,也是区别于普通玻璃的关键步骤。
熔融玻璃液体在经过一段时间的冷却和结晶过程后,会形成微晶结构。
晶化过程中需要控制好冷却速率和温度梯度,以获得具有均匀微晶结构和较高透明度的微晶玻璃。
最后是加工工艺,包括切割、磨削和抛光等步骤。
切割是将微晶玻璃坯料切割成所需尺寸的工艺,磨削则是对切割好的坯料进行修整和加工,以提高表面质量和平整度。
最后进行抛光处理,使微晶玻璃的表面光滑如镜,提高其透光性能。
在微晶玻璃的生产过程中,技术控制是关键。
首先,需要选择合适的熔融温度和时间,以保证玻璃液体的质量。
其次,要控制好冷却速率和温度梯度,以获得均匀的微晶结构和较高的透明度。
此外,加工工艺的控制也非常重要,尤其是抛光过程,需要注意避免划伤和破损微晶玻璃的表面。
微晶玻璃的应用非常广泛,主要用于光学仪器、手机屏幕、平板电脑、电视显示屏等高端光电设备中。
微晶玻璃不仅具有优异的物理和化学性能,还具有独特的光学特性,能够有效地减小光的散射和反射,提高光的透过率和光学效果。
因此在高精密度、高清晰度和高亮度的显示设备中得到广泛应用。
综上所述,微晶玻璃的生产技术是将玻璃原料经过熔融、晶化和加工等环节制成高质量的透明材料。
微晶玻璃是怎么做出来的微晶玻璃,是一种由适当组成的玻璃颗粒经烧结与晶化,制成的由结晶相和玻璃相组成的质地坚硬、密实均匀的复相材料。
微晶玻璃又称微晶石、玻璃陶瓷、微晶玉石、结晶化玻璃、人造石材等。
一般将用在建筑装饰上的微晶玻璃列入人造类石。
微晶技术和微晶材料可用在很多领域,作为建筑装饰材料的微晶石的生产采用矿渣、岩石(玄武岩、辉绿岩)、石英砂为基本原料。
微晶玻璃的颜色是靠生产过程中添加金属氧化物而形成的,如氧化铁、氧化铬等来控制。
微晶玻璃具有天然石材所不具有的优点,机械强度高、耐磨性好、耐酸碱、质地致密、吸水率极低、可做出薄板、可人为控制颜色、无色差、耐热性高、无放射性、可工业化大批量供应等,是一种高级的装饰装修材料。
微晶玻璃 - 生产工艺过程及其要点所有玻璃生产工艺原理均为,根据岩浆形成,成岩演化的基本原理,也就是主体组分在高温条件下熔融,生成熔体,然后控制物理、化学条件的变化制成不同硅酸盐材料的过程。
微晶玻璃是普通硅酸盐玻璃的深加工产品,在玻璃生产的熔融工艺体系中,熔融重结晶起主要作用(原料组分在高温熔融,生成熔体,通过控制温度,压力的变化,制成高纯晶质材料的过程)其实质是使玻璃态制品转变为晶态制品,在一定温度条件下生成大量晶核。
在整个生产工艺过程中应特别注意三个工艺要点:1、准确确定不同硅酸盐玻璃制品的最佳成核温度( Tg ) :最佳成核温度( Tg )由熔体粘度确定,熔体粘度大,则成核很困难,而且速度很慢;若熔体粘度小,则成核容易,但是也易造成核归并,核数量减少,一般地,最好粘度为 10 11 ~10 12 之间,最佳成核温度 Tg------ 过冷凝固点( T N ) +30 ℃ ~50 ℃.在实际生产中,可通过一定的方法步骤确定 Tg ,如珠球突透法,晶核统计及生产状态鉴定法。
2、控制最佳成核时间:若时间太长,发生晶核归并,导致晶核数量少,晶核过大;若时间过短,易造成核不完全,晶核数量少。
微晶玻璃的应用
微晶玻璃又称微晶石英玻璃,是一种高科技陶瓷材料,由于其具有高硬度、高耐磨、高抗压、高耐热、高化学稳定性、高透明性、低热膨胀系数、低热导率等优异的物理和化学性能,因此可以应用于许多重要的领域和应用,例如:
1. 电子领域:微晶玻璃可以应用于电子元件和电路板的制造中,例如用作基板,在半导体工业中的制造微芯片、液晶显示器、LED元件等。
2. 光学领域:微晶玻璃的优异透明性使其可以应用于光学领域中,例如汽车前挡风玻璃、照明器具、激光器件、光学器件、光学仪器等。
3. 医药领域:由于微晶玻璃具有良好的化学稳定性和生物相容性,因此可以应用于医疗设备和医药领域,例如作为人工关节、牙科修复、药品包装等。
4. 机械制造和航空领域:微晶玻璃的高硬度和高耐磨性是其他材料所不能比拟的,因此可以应用于机械制造和航空领域中,例如用作磨具、磨料、高速切削刀具等。
5. 太阳能电池领域:由于微晶玻璃具有低热膨胀系数和低热导率,可以应用于太阳能电池板的制造中,提高太阳能电池板的效率。
总之,微晶玻璃具有许多优异的物理和化学性能,可以应用于各个领域,成为未来高科技的主流材料之一。
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。
微晶玻璃的制备原理及其工艺过程微晶玻璃,又称微晶体玻璃,是一种特殊的玻璃材料,具有高透明度、优异的光学性能和优良的机械性能,被广泛应用于光学领域、电子行业和医疗装备等领域。
微晶玻璃的制备原理及其工艺过程对于生产高质量的微晶玻璃产品至关重要。
本文将对微晶玻璃的制备原理及其工艺过程进行详细介绍。
一、微晶玻璃的制备原理微晶玻璃的制备原理主要是通过将玻璃形成原料进行精细混合,然后在高温条件下熔融并快速冷却而得到的。
微晶玻璃是由大量微晶颗粒组成的非晶态玻璃材料,微晶颗粒的尺寸一般在纳米级别,因此微晶玻璃具有非常好的光学性能和机械性能。
微晶玻璃的制备原理主要包括以下几个方面:1.玻璃形成原料的选择:微晶玻璃的制备过程中,首先需要选择合适的玻璃形成原料。
通常情况下,玻璃形成原料包括硅酸盐、碱金属、碱土金属和其他助熔剂等成分。
这些成分在高温条件下能够熔融并形成玻璃状态,为后续的微晶玻璃制备奠定了基础。
2.精细混合:选定好玻璃形成原料后,需要对其进行精细混合。
混合的目的是为了使各种成分充分均匀地分布在玻璃中,以便在后续的熔融过程中得到高质量的微晶玻璃。
3.高温熔融:经过精细混合的玻璃形成原料将被置于高温熔炉中进行熔融。
熔融的温度通常在1000摄氏度以上,这样可以确保原料充分熔化并形成玻璃熔体。
同时,高温熔融也有利于微晶颗粒的形成。
4.快速冷却:熔融后的玻璃熔体会通过快速冷却的方式进行固化。
快速冷却可以有效地促进微晶颗粒的生成和分布,在一定程度上控制微晶颗粒的尺寸和分布均匀性,从而得到高质量的微晶玻璃产品。
二、微晶玻璃的制备工艺过程微晶玻璃的制备工艺过程主要包括原料配比、精细混合、熔融、成型和快速冷却等环节。
下面将对微晶玻璃的制备工艺过程进行详细介绍。
1.原料配比:首先确定微晶玻璃的配方,根据产品的要求,选择合适的硅酸盐、碱金属、碱土金属和其他助熔剂等成分,按照一定的配比进行混合。
2.精细混合:将各种原料进行精细混合,通常采用球磨机或高能球磨机进行混合。
微晶玻璃的生产工艺微晶玻璃是一种新型的特种玻璃材料,具有优异的光学、力学和化学性能,广泛应用于高科技领域。
微晶玻璃的生产工艺主要包括原料准备、熔融制备、成型与热处理等步骤。
以下是微晶玻璃的生产工艺的详细介绍。
首先,原料准备是微晶玻璃生产工艺的第一步。
微晶玻璃的主要原料是高纯度的二氧化硅、钠碱基玻璃和其他添加剂。
原料需要经过粉碎、筛分、干燥等处理步骤,以确保原料的纯度和均匀性。
其次,熔融制备是微晶玻璃生产工艺的关键步骤。
经过原料准备后,将原料按一定的配方比例加入坩埚中,然后进行电炉熔炼,使原料熔化成液态玻璃。
电炉内温度需要控制在1500°C以上,以确保原料彻底熔化,熔炼过程还需要进行搅拌和除气处理,以去除气泡和杂质。
接下来是成型与热处理。
经过熔融制备后,将液态玻璃倒入铸模中,待玻璃凝固后取出,形成所需的产品。
成型过程需要控制温度和时间,以确保玻璃的形状和尺寸精度。
成型完成后,还需要进行热处理,即将成型的玻璃制品加热到特定温度,并保持一段时间后冷却,以消除残余应力和改善材料的性能。
最后是表面处理与检测。
微晶玻璃的表面处理包括研磨和抛光等工艺,以提高表面的平整度和光洁度。
同时,还需要对微晶玻璃进行质量检测,包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试、光学性能测试等,以确保产品的质量达到要求。
综上所述,微晶玻璃的生产工艺包括原料准备、熔融制备、成型与热处理、表面处理与检测等步骤。
通过合理控制每个工艺步骤的参数和条件,可以获得优质的微晶玻璃产品。
随着科技的不断进步和应用领域的扩大,微晶玻璃的生产工艺也在不断改进和创新,以满足不同领域的需求。
微晶玻璃的制备原理及其工艺过程微晶玻璃是一种在玻璃基质中添加微小颗粒的专用玻璃产品,它具有独特的光学性能和化学稳定性,广泛应用于光学器件、医疗器械、通信设备、激光器件等领域。
微晶玻璃的制备原理主要包括原料选择、熔融工艺、成型工艺和热处理工艺等几个方面。
下面将详细介绍微晶玻璃的制备原理及其工艺过程。
1.原料选择微晶玻璃的基质是由硅酸盐玻璃组成,一般采用石英砂、石灰石、硼砂等天然矿物作为主要原料。
同时,为了赋予微晶玻璃特定的光学性能,还需要在基质玻璃中添加微小颗粒,比如氧化物、硫化物等。
这些添加剂的选择和比例对微晶玻璃的性能影响非常大,需要根据具体的应用需求进行合理的选择。
2.熔融工艺微晶玻璃的熔融工艺是制备过程中的关键环节。
首先,将原料按照一定的配方比例混合均匀,然后投入玻璃窑中进行高温熔融。
熔融温度通常在1400-1600摄氏度之间,要保证原料充分融化并混合均匀。
熔融的时间也非常重要,一般需要在熔融窑中持续熔融12-24小时以上,以确保各种添加剂与基质玻璃充分融合。
3.成型工艺熔融后的玻璃液体需要通过成型工艺得到具有特定形状和尺寸的微晶玻璃产品。
常见的成型工艺包括浇铸成型、挤压成型和拉拔成型等。
浇铸成型是将熔融玻璃液体倒入模具中,通过冷却凝固成型。
挤压成型是将熔融玻璃液体挤出成型。
拉拔成型是将熔融玻璃液体拉伸成细丝或薄片。
成型工艺的选择取决于产品的具体形状和尺寸要求,同时也要考虑工艺的稳定性和成本效益。
4.热处理工艺在微晶玻璃制备过程中,热处理工艺是必不可少的环节。
热处理可以调控玻璃产品的结构和性能,提高其化学稳定性和光学性能。
一般采用退火工艺和加热处理工艺。
退火是将成型后的微晶玻璃产品在较低温度下加热,使其内部应力得以释放,提高产品的强度和稳定性。
加热处理是将微晶玻璃产品在高温下保持一定时间,使添加剂与基质玻璃发生化学反应,进一步改善产品的性能。
通过上述工艺过程,可以制备出具有优良光学性能和化学稳定性的微晶玻璃产品。
.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(LiSiO),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。
二522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(CaSiO)3和透辉石[CaMg(SiO)]。
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。
23铝硅酸盐微晶玻璃它包括LiO-AlO-SiO系统、MgO-AlO-SiO系统、NaO-AlO-SiO系统、ZnO-AlO-SiO系统。
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。
22322232232223LiO-AlO-SiO当引入4%(质量2232分数)(TiO+ZrO)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22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-AlO-SiO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223热稳定性,已成为高性能雷达天线保护罩材料。
NaO-AlO-SiO系统中引入一定量的TiO,可以获得以霞石23222-7-1(NaAlSiO)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℃左右),可以在4材料表面涂一层膨胀系数较低的釉以强化材料。
ZnO-AlO-SiO系统玻璃组成或热处理制度不一样,析出的晶223..体类型也不一样,在850℃以下,只析出透锌长石(ZnO·AlO·8SiO),而在950~1000℃析出锌尖晶石223(ZnO·AlO)和硅锌矿(2ZnO·SiO)。
223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(KNaCaMgSiOF)及氟硅碱钙石22258[NaKCaSiO(OH,F)]。
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41254302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1/2-7-1高的断裂韧性(3.2MPa·m)和抗弯强度(150 MPa)。
由于其热膨胀系数高达115×10℃(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LiO-AlO-SiO 系统2223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。
LiO-AlO-SiO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2232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-AlO-SiO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Kitaigorodski232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-AlO-SiO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232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-AlO-SiO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223CaO-AlO-SiO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、2231992~1997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。