Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO高熵玻璃钎料在Al_(2)O_(3)陶瓷上的润湿性研究

采用座滴法研究了大气条件下Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO高熵玻璃钎料在700~880℃与Al_(2)O_(3)陶瓷的润湿行为,采用扫描电子显微镜、光学显微镜分析了界面结构。研究表明,温度为880℃时,钎料在母材上的铺展半径最大达到7 mm,同时润湿角达到最小6°左右。对其三相线进行显微观察,并利用铺展半径与时间的关系,即Rn-t,对不同温度下玻璃钎料在母材上的润湿铺展动力学和润湿机理进行分析:在700,760℃时润湿属于非反应润湿,铺展动力学为惰性体系,在820,880℃时润湿属于反应性润湿,三相线分别有莫来石、钙长石生成,铺展动力学为非惰性体系。

不同Al_(2)O_(3)/SiO_(2)比的MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)微晶玻璃制备及性能研究

本文采用烧结法制备MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)(MAS)微晶玻璃,研究不同Al_(2)O_(3)/SiO_(2)质量比对MAS微晶玻璃的微观结构和理化性能的影响,采用X射线衍射、差热分析、红外光谱、扫描电子显微镜对基础玻璃与微晶玻璃的结构和表面形貌进行表征,并对微晶玻璃的密度、力学性能、耐蚀性、热学性能和介电性能进行测试分析。结果表明:随着Al_(2)O_(3)/SiO_(2)质量比从0.52增大至0.64,基础玻璃的玻璃化转变温度T_(g)增大、析晶峰值温度T_()p减小,促使样品析出α-堇青石晶相;样品密度在2.52~2.60 g/cm^(3)波动,介电常数εr由1.73增加到4.51,热膨胀系数由4.46×10^(-6)℃^(-1)降低到2.38×10^(-6)℃^(-1),介电损耗tanδ在8.4×10^(-3)~3.7×10^(-3)波动,抗弯强度在80~120 MPa波动。

Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)三元体系低熔点玻璃的结构及性能研究

无铅低熔点玻璃是高档汽车玻璃油墨的重要组成部分。实验选取了Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)三元体系玻璃,研究了组成对玻璃结构、转变温度(T_(g))、起始析晶温度(T_(x))、析晶稳定性(S)和耐酸性(A_(r))的影响。结果表明Bi_(2)O_(3)含量在40~80 mol%时,为玻璃均相区;(B_(2)O_(3)+SiO_(2))含量在60~80 mol%时,为玻璃分相区。Bi_(2)O_(3)在玻璃结构中主要起修饰剂作用,当B_(2)O_(3)含量不变,随着SiO_(2)/Bi_(2)O_(3)比的增加,[BiO_(6)]和[BiO_(3)]结构单元逐渐减少,[BO_(3)]和[SiO_(4)]结构单元逐渐增加,且玻璃的T_(g)、T_(x)和S值逐渐增大,说明玻璃的网络结构完整程度增强,析晶稳定性逐渐提高。当B_(2)O_(3)含量不变,随着SiO_(2)/Bi_(2)O_(3)比的增加,玻璃的耐酸质量损失率Ar值先减少后增大。实验制备的油墨烧结后的附着力ISO等级为0级,L值在3.12~3.61,光泽度在38.7~43.9 Gs,OD值为3.7,具有良好的附着力、黑度,光泽度和遮盖率。

CeO_(2)基电解质固体氧化物燃料电池Al_(2)O3-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O系玻璃密封材料性能研究

采用高温熔融法制备了Al_(2)O3-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O系玻璃密封材料,研究了Al_(2)O_(3)含量对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O玻璃材料密封性能的影响。同时应用FactSage热力学软件对该材料体系进行了相转变计算,对密封材料成分和相组成进行了设计优化。通过实验研究了Al_(2)O_(3)含量对玻璃密封材料热膨胀系数的影响,并将该密封材料应用于CeO_(2)基电解质固体氧化物燃料电池。结果表明,随着Al_(2)O_(3)含量从10 wt.%、20 wt.%增加到30 wt.%,玻璃密封材料的实际使用温度从700℃提高到780℃,热膨胀系数分别为11.25×10^(−6) K^(−1)、11.21×10^(−6) K^(−1)和11.15×10^(−6) K^(−1),与实验测得GDC电解质热膨胀系数10.94×10^(−6) K^(−1)相近,密封材料的稳定性较高,且封接单电池后电池测试结果良好。

Al_(2)O_(3)含量对PbO-CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃析晶行为与烧结性能的影响

PbO-CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃粉体是耐高过载低温共烧陶瓷(LTCC)生瓷带的主要组成部分。玻璃粉体的析晶行为影响烧结性能,进而决定基板的使用性能。本文研究了Al_(2)O_(3)含量对PbO-CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃析晶行为与烧结性能的影响。结果表明:向PbO-CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系玻璃中引入Al_(2)O_(3)可抑制玻璃析晶,防止高膨胀晶相的析出,并提高玻璃烧结密度;不含Al_(2)O_(3)的PbO-CaO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃粉体析晶峰温度为862℃,烧结过程中析出方石英晶相,20~200℃的平均线膨胀系数高达260.8×10^(-7)℃^(-1);引入2.1%(质量分数)Al_(2)O_(3)可显著抑制玻璃析晶,700℃烧结后膨胀系数降低至72.9×10^(-7)℃^(-1),介电常数显著增大,由6.30提高至7.02。

烧成温度对Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系低熔点玻璃熔剂性能的影响

在Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系低熔点玻璃熔剂的实验中发现,熔制温度对水淬后玻璃熔剂的颜色有很大的影响,为探究这种温度变化所导致的熔剂颜色差异是否会对熔剂性能造成影响,笔者实验设计了6个温度梯度,然后对样品进行外观、差热、遮盖性分析。其结果表明:随着熔制温度的升高,溶剂中Bi^(3+)的变价使得熔剂的颜色逐渐加深。差热曲线显示熔制温度变化后玻璃熔剂的软化温度在450℃附近没有发生明显变化,在640℃和680℃附近出现两处明显的析晶放热峰,这两处峰会随着烧制温度的变化出现增强、减弱重叠和分离的情况。在遮盖性的实验中发现,在始熔温度(1120℃)的基础上增加30~60℃后熔剂的遮盖率会有所提升。其中,在700℃烤制3min后,1150℃熔制的玻璃熔剂效果最好,透射率从0.50增加至0.66。

Bi_(2)O_(3)含量对R_(2)O-Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系低熔玻璃性能的影响

笔者采用高温水淬法制备了R_(2)O-Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系低熔玻璃,且研究了玻璃结构、热膨胀系数和耐酸性能。其结果表明,随着Bi_(2)O_(3)含量的增加,玻璃的拉曼散射峰强度逐渐减弱,热膨胀系数逐渐增强,耐酸性能逐渐减弱。

Al_(2)O_(3)对ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)铜浆料用玻璃粘结剂结构与性能的影响

以ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)低熔点玻璃为研究对象,研究了Al_(2)O_(3)的相对含量对其结构及性能的影响。使用的表征方法有FTIR、XRD、DSC、SEM、高温显微镜等,同时对烧结后玻璃的性能:热膨胀性能、抗折强度、密度、耐酸性、介电性进行了测试。结果表明,Al_(2)O_(3)在玻璃中主要以[AlO4]四面体的形式存在,同时伴随着极少量的[AlO6]八面体。Al_(2)O_(3)作为一种玻璃网络中间体,它对玻璃的热膨胀系数、抗折强度、耐酸性、介电性都有一定的影响。其含量的增加,使玻璃烧结过程中的特征温度有一定降低,同时也对玻璃化转变温度Tg和软化点温度Tf产生了影响。制备的ZnO-B_(2)O_(3)-SiO_(2)低熔点玻璃的玻璃化转变温度约在510~525℃范围,玻璃烧结使用温度范围为650~750℃。

汽车玻璃油墨用无铅低熔点玻璃的研究与制备

采用高温熔融法制备了R_(2)O-Bi_(2)O_(3)-B_(2)O_(3)-SiO_(2)系无铅低熔点玻璃,并将其应用于汽车玻璃油墨,重点研究了组成对玻璃结构、热学性能和耐酸性能的影响规律。结果表明,随着Bi_(2)O_(3)/B_(2)O_(3)和Bi_(2)O_(3)/SiO_(2)的增加,[BO_(3)]和[BiO_(3)]三角体结构单元数量逐渐减少,[SiO_(4)]和[BO_(4)]四面体结构单元数量逐渐增多,玻璃的网络结构增强。当碱金属氧化物总量为15%(摩尔分数)时,双碱玻璃的热膨胀系数α_(25~320℃)、转变温度T_(g)和软化温度T_(f)比单碱玻璃的小,耐酸质量损失率D_(r)更低。当n(Li_(2)O)∶n(Na_(2)O)=1∶1时,双碱玻璃的α_(25~320℃)为9.35×10^(-6)℃^(-1),T_(g)值降低至439.8℃,T_(f)值为481.7℃,D_(r)值为0.00670 g/cm^(2)。将其应用于汽车玻璃油墨,烧结后的油墨具有良好的附着力、黑度、遮盖率和光泽度。