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微晶玻璃的结构与性能

发布时间:2016/5/31

微晶玻璃由晶相和玻璃相所组成,晶相通常由多晶体组成,晶粒比一般结晶材料要小得多。 微晶体在微晶玻璃中均匀地分布于残存玻璃相中,由玻璃相将数量巨大、粒度细微的微晶体结合 起来。微晶玻璃的晶相种类、晶粒大小、晶相含量、微晶体分布以及残存玻璃相的种类与含量等 结构因素与微晶玻璃材料的性能有直接的关系。

(1) 晶相的种类含不同晶相(特别是主晶相)的微晶玻璃,其性能差别很大,如主晶相为 堇青石(2MgO* 2A1203 • 5Si02)的微晶玻璃具有优良的介电性、热稳定性和抗热震性、高强度 和绝缘性;主晶相为ß-石英固溶体的微晶玻璃具有低的热膨胀系数和较高的透明性能;主晶相为 霞石的微晶玻璃具有高的热膨胀系数,可作强化材料。通过选取不同的玻璃组成及热处理制度, 可以得到不同的主晶相。

(2) 晶粒的大小微晶玻璃的光学性质、力学性质与微晶体颗粒大小密切相关。就光学性质 而言,当晶粒尺寸小于可见光波长时,可获得透明度极高的微晶玻璃材料。例如,商品名为Ze- rodur的锂铝硅系统微晶玻璃,其晶粒尺寸小于50nm,在400nm处的透过率为50%,在600nm 处的透过率达88%,而在700〜2800nm间的透过率达到或超过90%。当锂铝硅系统微晶玻璃的晶粒尺寸为0.5〜2pon时,微晶玻璃呈乳白色,几乎不透过可见光。从力学性质与晶粒大小的关 系来看,在一定尺寸范围内,微晶玻璃的强度与晶粒大小的关系为九= /cIT"2,式中,/c为常数, D为晶粒直径。很显然,晶粒越小,微晶玻璃的强度越大。

(3) 晶相及玻璃相的数量微晶玻璃中晶相的百分比变化时,会影响到玻璃的各种性质,如 机械性质、电学性质、热学性质等。例如,由于析出晶体的种类及晶相与玻璃相的比例不同,微 晶玻璃的密度可以从2.3t/m3到6.0t/m3的很大范围内变动;含(3 -石英固溶体的Li2 (>Al203- Si02系统微晶玻璃, 随卩-石英固溶体含量的不同,微晶玻璃的热膨胀系数可以从负热膨胀、零 膨胀、低热膨胀到高热膨胀之间变化。

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