高硼硅防火玻璃结构及性能研究

高硼硅玻璃以其卓越的性能著称,包括低热膨胀相关系数、高软化点以及出色的机械性能和耐腐蚀性。然而,该玻璃材料的高熔化温度以及硼元素的显著挥发特性,对当前规模化连续浮法生产工艺的实施构成了显著挑战。鉴于此,本文主要对高硼硅防火玻璃内部组成、总体结构与其性能开展测试分析,旨在为业内相关人士提供参考。 。

热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响

锂铝硅玻璃在深加工过程中会经历曲面成形和离子交换等热处理步骤,其压应力分布、结构强度均受到影响。本试验通过单杆静压测试、抗跌落性能测试及拉曼光谱等测试与表征,探究了420~640℃的热处理对锂铝硅玻璃性能的影响。结果表明,在低于玻璃应变点温度60℃至玻璃应变点温度范围内,热处理可以使锂铝硅玻璃机械性能增强,表现为密度提升、单位交换应力值增大、压应力深度减小以及单杆静压强度有所提高;拉曼光谱分析表明,上述温度范围内热处理使玻璃内部呈六元环的硅氧四面体、铝氧四面体的键长变短,对应拉曼振动峰强度下降,网络结构更加致密;而当热处理温度超过应变点,硅氧四面体之间的桥氧开始断裂,形成大量松散的“岛状”结构硅氧四面体,在高温情况下发生移动,机械性能下降。

无碱铝硼硅系玻璃结构的红外光谱

用熔融退火方法制备无碱SiO2-B2O3-Al2O3-RO(R=Mg,Ca,Sr,Ba)系玻璃。玻璃的成分范围以摩尔计为:SiO2,64.17%～70%;B2O3,7%～14.12%;Al2O3,9.88%～16.94%;RO总量,12%(2.4%MgO,4.8%CaO,2.4%SrO,2.4%BaO)。用Fourier变换红外光谱研究了上述玻璃系统结构随成分的变化规律,同时,对玻璃结构与热膨胀系数、密度等物理性质的关系也进行了研究。结果表明:在Al含量较高的铝硼硅系玻璃中,B更多的以[BO3]形态存在。随着SiO2和B2O3摩尔比的增大,[BO3]的量有所减少,而热膨胀系数呈增加趋势,密度出现极大值。随着Al2O3和B2O3摩尔比的增大,[BO3]的量出现极值,热膨胀系数也出现极值,密度总体趋势是增加的。铝硼硅系玻璃的热膨胀系数、密度等物理性质与玻璃结构密切相关。

锂铝硅微晶玻璃结构与性能热稳定性研究

以TiO2、ZrO2为形核剂制备了透明低膨胀锂铝硅系微晶玻璃,通过测定其等温转变动力学曲线,讨论锂铝硅玻璃析晶及相变与热处理温度和时间的关系,并采用DTA、XRD和SEM等方法研究锂铝硅微晶玻璃结构和性能的热稳定性.结果表明,以β-石英固溶体为主晶相的透明微晶玻璃能在750～900℃较宽的温度范围和较长的时间内保持主晶相和结构的稳定,850℃保温5h仍具有较高的透光率和极低的热膨胀系数,性能具有很好的高温稳定性.材料结构和性能的稳定性均源自钛锆复合形核剂较高的形核效率.

晶核剂对锂锌硅系微晶玻璃析晶及显微结构的影响

采用差热分析方法研究了LZS系玻璃陶瓷的析晶动力学,讨论了晶核剂对微晶玻璃的晶相、显微结构及析晶动力学参数的影响。结果表明:与TiO2相比,P2O5能够更加有效地促进玻璃析晶,但两者效果相差不大。使用不同的晶核剂不会影响玻璃析出的晶相,但使用P2O5作为晶核剂能得到均匀细小的晶体。

晶核剂对锂硅铝系矿渣微晶玻璃结构和性能的影响

以内蒙古包头黄金尾矿为主要原料,采用熔融法制备了添加不同晶核剂(TiO2、ZrO2、TiO2和ZrO2复合、Fe2O3、CaF2、Cr2O3)的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系矿渣微晶玻璃,利用XRD、SEM、EDS和热膨胀系数测定仪等检测手段,研究了不同晶核剂对该体系微晶玻璃结构和性能的影响,并最终确定了适宜于该体系的晶核剂。实验结果表明,以CaF2作为晶核剂,样品析晶程度很低,且极其易碎;以Cr2O3作为晶核剂,样品中会析出大量的锌铬尖晶石,导致样品性能下降;而TiO2、ZrO2、TiO2和ZrO2复合、Fe2O3作为晶核剂,样品主晶相均为β-石英和锂辉石相,性能较好,适宜作为LAS系矿渣微晶玻璃的晶核剂,其中TiO2和ZrO2复合使用性能最佳。

在硅酸盐矿物,玻璃和熔体中Si和Al的配位与局部结构:K-边X射线吸收光谱研究

本文采用同步辐射的 Si K-边 X-射线吸收近边结构 (XANES)谱研究了 Si在 Si O2 - P2 O5 和 Na2 O-Si O2 - P2 O5 的低压磷硅酸盐玻璃中结构与配位 ,以及 Si的配位几何随玻璃中 P2 O5 含量而变化 :同步辐射的 AlK-边 XANES谱研究了 Al在铝硅酸盐成分为 Na Al Si2 O6 - Na Al Si3O8的玻璃和熔体中的配位和局部结构 ,并提供了直接的实验证据来证明该成分的玻璃体系中由于压力的变化所诱导 Al配位的变化。

玻璃冷却速率对锂铝硅微晶玻璃晶化行为和结构的影响

玻璃成型过程中冷却速率对Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)微晶玻璃的晶化行为及其结构均匀性具有重要影响.有限元分析表明,10 mm厚玻璃冷却速率显著低于2 mm厚玻璃,冷却15 s以上玻璃的中心温度仍高于700℃,对应的基础玻璃极易出现"析晶结石".利用DTA、IR、SEM等技术分析不同厚度LAS玻璃及其微晶玻璃的显微结构,8 mm厚的玻璃冷却速率低,样品心部析出初始晶核,并在热处理阶段形成β-锂辉石固溶体相,而样品表面层却为β-石英固溶体相;与此相反,3 mm厚的玻璃冷却速率高,没有初始晶核生成,热处理后得到单一均匀的β-石英固溶体相.因此,提高玻璃冷却速率、控制玻璃温度均匀性是制备结构均匀LAS微晶玻璃的关键.

氟对锂铝硅系统玻璃结构及析晶的影响

通过引入氟以降低锂铝硅玻璃的高温黏度,使"温度-黏度"曲线适应浮法工艺的需求,并采用激光拉曼光谱、XRD、高温旋转黏度计等测试手段研究氟对锂铝硅系统玻璃的结构及随后析晶的影响。结果表明:氟的引入使母体玻璃网络结构中的[Si(Al)O4]四面体相互之间形成的环结构向小环结构发展,[Si(Al)O4]四面体之间的相互连接程度降低,Si(Al)—O—Si(Al)键的振动减弱,从而能有效地降低母体玻璃的高温黏度。随着氟引入量从0.00mol增加到0.28mol,母体玻璃在晶化过程中析出的主晶相并未发生改变,皆为β-锂辉石固溶体,且析出的主晶相含量随氟引入量的增加而增加。此外,结合Raman光谱分析可以发现,试样中有微量的锐钛矿晶相析出。

硅酸盐玻璃中SiO_4^(4-)四面体聚合分布的研究——Ⅲ.Na_2O-CaO-SiO_2玻璃的聚合结构

本文在前两文基础上,进一步研究了Na_2O-CaO-SiO_2玻璃的聚合结构。玻璃经三甲基硅烷化(TMS)反应后,用气相色谱(GLC)和凝胶色谱(GPC)测定可溶性TMS产物的聚合分布;用元素分析仪测定不溶性TMS产物的C和H的含量,并由此推导出其结构形式。实验结果表明,在所研究的22种玻璃中,SiO_4^(4-)四面体的聚合形式分为四类:低聚物、高聚物、三维网络碎片和三维无限网络。玻璃中硅酸阴离子团的聚合度随SiO_2含量的增加而增加,Na_2O/CaO比值η对之也有影响。实验结果证实了玻璃结构聚合物理论提出的观点。初步认为,Na_2O-CaO-SiO_2系统玻璃结构可按组成划分为组群状结构区、三维网络碎片结构区、三维无限网络结构区和疏松网络结构区等四个区域。

含锂铝硅微晶玻璃的钛酸铝陶瓷的显微结构

运用透射电镜、电子衍射、元素能谱分析 ,及热膨胀系数和力学性能综合测试手段 ,研究了含 Li2 O- Al2 O3 - Si O2 ( LAS)微晶玻璃的钛酸铝陶瓷显微结构及力学性能。实验结果表明 ,LAS微晶玻璃的玻璃相促进了钛酸铝陶瓷的液相烧结而提高其力学性能 。

ZnO掺杂对钙硼硅系玻璃陶瓷微观结构与性能的影响

本工作研究了ZnO掺杂对钙硼硅系玻璃陶瓷的晶相组成、微观结构以及宏观性能的影响。采用Rietveld精修法计算该体系的结晶度和晶相含量,结果表明,ZnO掺杂有助于该体系的析晶,并促进石英和硅灰石的生成。ZnO掺杂促进了该体系的烧结致密化,玻璃陶瓷的力学性能因此得到显著提升。当ZnO掺杂量为8%(质量分数,下同)时,该体系的抗弯强度和杨氏模量分别高达207.9 MPa和82.9 GPa,介电常数为5.75,介电损耗为7.1×10^(-4),热膨胀系数为9.62×10^(-6)/℃。

低镜面反射硅镀膜玻璃的微结构调制

通过反射率、透射率参量测试和高分辨电镜分析 ,研究了硅薄膜中微晶粒数量、尺寸和分布对镀膜玻璃镜面反射效果的影响。发现通过一定的热处理工艺可以调整硅膜中的晶粒状况 ,得到硅微晶粒数量众多、分布弥散且晶粒大小在数十至数百纳米的硅 /非晶硅复合薄膜 ,使入射光产生漫散射进而有效降低镜面反射所造成的光污染。

Al_2O_3含量对无碱铝硼硅玻璃网络结构的影响

采用高温熔融法制备了不同氧化铝含量的SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3-MO(M=Mg^(2+)、Ca^(2+)、Sr^(2+))系统无碱铝硼硅酸盐玻璃。通过X光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)对玻璃样品进行了结构分析,并对其性能进行检测。结果表明,在铝硼硅酸盐玻璃中,随着氧化铝含量的增加,更多的铝离子与游离氧参与组成玻璃网络结构的形成,与此同时,碱土金属离子进入玻璃网络空隙,导致玻璃的介电性能和密度改变,介电常数在氧化铝含量(摩尔分数)为11.4%附近出现极大值。玻璃中的游离氧或是形成[AlO_4]进入玻璃网络或是与铝离子形成[AlO_6],数量不断减少。随着氧化铝含量的增加,密度和硬度的变化趋势为先增大后减小,且均在氧化铝含量(摩尔分数)11.6%和12.2%时出现了极大值。

冶金硅渣烧结多孔微晶玻璃的结构及性能

以冶金硅渣为主要原料,采用水淬粉体直接烧结工艺,制备多孔微晶玻璃。利用XRD、DTA/TG、SEM以及图像分析等技术,研究烧结工艺对多孔微晶玻璃气孔孔径、表观密度、晶相组成以及抗压强度的影响。结果表明:多孔微晶玻璃的气孔孔径随烧结温度升高以及烧结时间延长而增大,随升温速率的增大先增大后减小;表观密度随烧结时间延长逐渐增大,随烧结温度升高和升温速率增大呈现出先减小后增大的趋势;抗压强度随烧结温度升高先缓慢增大后急剧降低。多孔微晶玻璃最佳烧结工艺是以30℃/min的升温速率加热到800℃烧结30 min,此时多孔微晶玻璃的平均孔径为1.2 mm,表观密度为0.81 g/cm^3,抗压强度为4.6 MPa。

固体核磁共振研究碱土金属磷硅酸盐玻璃的六配位硅结构

磷酸盐玻璃在光学领域有广泛的应用,然而因为简单的磷酸盐玻璃的化学稳定性和热机械性能较差,已经难以满足日益发展的激光装置的高性能要求。在磷酸盐玻璃中加入少量的硅可以形成六配位的硅网络体并且极大的改善这些性能。因此研究这种磷硅酸盐玻璃的结构细节有重要的意义。但是由于玻璃结构缺乏长程有序,其结构研究比较复杂。现代固体核磁共振(NMR)技术能够从原子尺度对无序状态的物质局域结构进行解析,是一种强大的用来研究玻璃结构的技术手段。本文的目的是探究碱土金属对磷硅酸盐玻璃中六配位硅结构的影响。我们采用传统的熔融-冷却法制备了(2MO-3P2O5)(1−x)·(SiO2)x(M=Ca,Sr,Ba)体系的磷硅酸盐玻璃。并且运用先进的固体核磁共振技术和拉曼光谱对此磷硅酸盐玻璃结构进行了表征。31P和29Si MAS NMR表明其网络结构由磷氧四面体P(2)和P(3)与四配位和六配位的硅氧多面体相互连接构成,随着二氧化硅含量的增加六配位硅的比例呈现减少的趋势。类似地,在拉曼光谱的结构中和六配位硅相连的磷基团的峰也随着硅含量的增加而减弱。基于双量子相干和P-P同核间J耦合作用的重聚INADEQUATE实验证明了不同的磷氧四面体之间的连接情况,P(2)和P(3)两种结构单元在玻璃中是相对分离的,他们大多数都是与自身相连接。和之前报道的有关Na2OP2O5-SiO2体系的玻璃相比较,不同的是,在Na2O-P2O5-SiO2玻璃中一个P(3)结构单元最多有一个Si(6)-O-P(3)键,而对于本文的碱土金属磷硅酸盐玻璃一个P(3)结构单元最多有0.4–0.7个Si(6)-O-P(3)键。说明碱土金属比碱金属对六配位硅的稳定作用更弱一些。这种结构与组成之间的关系对设计玻璃组成和性质能提供重要的依据,尤其在大型的激光装置中对磷酸盐玻璃基质的化学和热稳定性有着很高的要求,详细的结构信息能为通过改变组成来提高善玻璃性能搭建桥梁。

钙镁铝硅浮法微晶玻璃结构与性能研究

微晶玻璃因具有优良的物理及化学性能，生产原料来源广泛，颜色鲜艳可调、无色差、光泽度高等优点，近年来，已被作为高档建筑装饰材料用于内外墙及地面的装饰板材。本研究采用浮法生产工艺，以CaO—MgO—Al2O3-SiO2体系微晶玻璃为研究对象，系统地研究了组成-结构-性能-工艺之间的关系，并制备出熔制温度低、不合氟、白度高且适合浮法生产的可用于建筑装饰的微晶玻璃。本文主要以综述的方式呈现了完成的部分工作，以供行业交流。

基于核磁共振技术的硅灰纤维浮石混凝土分形特征与强度关系分析

为探究硅灰与玻璃纤维对浮石混凝土的协同效应,用硅灰等质量取代水泥制备玻璃纤维浮石混凝土(GFRPC)并对其进行宏观力学试验。借助核磁共振技术(NMR)对GFRPC孔隙结构进行测试,并结合分形理论定量描述孔隙结构复杂程度,探讨孔隙特征参数、分形维数与抗压强度之间的关系。结果表明:硅灰与玻璃纤维的协同效应能有效提高GFRPC力学性能,与抗压强度相比,劈裂抗拉强度与韧性性能提高更为显著;GFRPC核磁共振T2谱呈“主次峰”结构,其孔隙结构具有明显多重分形特征,不同孔径范围孔隙分形维数及特征存在显著差异;添加硅灰能有效改善水泥基体与玻璃纤维、浮石骨料间界面过渡区的结构组成,增强其界面黏结性能。综合考虑孔隙特征参数和分形维数两方面因素对GFRPC抗压强度的影响,在此基础上建立的强度-孔隙结构模型拟合精度较高,模型预测值与试验值的平均相对误差为1.047%。

高硼硅玻璃材料结构及性能研究进展

高硼硅玻璃具有优良的化学稳定性、热稳定性和良好的机械性能,已经广泛地应用在仪器玻璃,防火玻璃、平板显示及太阳能电池等领域中。随着浮法技术的发展以及玻璃加工技术的进步,高硼硅玻璃将在更多的领域得到应用。本文综述了高硼硅玻璃的研究现状,分析了其组成、结构及热膨胀、化学稳定性等性能之间的关系,评价了其工艺难度、应用情况等方面,并对今后高硼硅玻璃的发展方向和突破点进行了展望。

高硼硅玻璃结构漫反射三级中红外光谱研究

分别采用漫反射一维中红外(MIR)光谱、漫反射二阶导数中红外(MIR)光谱及漫反射二维中红外(2D-MIR)光谱开展了高硼硅玻璃的结构研究.实验发现,高硼硅玻璃的红外吸收模式主要包括:Si-O键的不对称伸缩振动模式(νas_(Si-O)),Si-O键的对称伸缩振动模式(ν_(s Si-O)),Si-O键的弯曲振动模式(δ_(Si-O)),B-O键的不对称伸缩振动模式(ν_(as B-O))和B-O键的不对称变角振动模式(δ_(as B-O)).进一步研究了在时间扰动因素下,高硼硅玻璃主要官能团对应吸收峰变化的快慢顺序.该项研究拓展了漫反射三级中红外(MIR)光谱在重要的玻璃材料(高硼硅玻璃)结构的研究范围.