Y2O3对BaO-Al2O3-SiO2系封接玻璃结构与性能的影响

研究了应用于固体氧化物燃料电池的BaO-Al2O3-SiO3系封接玻璃性能。通过DSC、XRD、SEM及热膨胀仪等方法,研究了Y2O3含量、热处理温度、时间热处理条件下封接玻璃结构与性能。研究结果表明:随着Y2O3含量的增加,BaO-Al2O3-SiO2封接玻璃,析出的晶体主要是板柱的六方钡长石H-BaAl2Si2O8。玻璃析晶后其微观结构致密,微晶玻璃的热膨胀系数由10.51×10^(-6)·℃^(-1)降低到10.27×10^(-6)·℃^(-1)。Y-1封接玻璃料浆与8YSZ电解质在900℃下热处理2h完成封接,并于820℃下烧结与微晶化10 h,封接玻璃与8YSZ电解质封接界面之间无裂纹、孔洞、反应层的形成,界面结合性能良好。Y-1微晶玻璃在450℃、500℃电阻率为2.27×10~8W·cm、3.71×10~7W·cm。Y-2玻璃在450℃、500℃电阻率为2.21×10~8 W·cm、2.31×10~7 W·cm。

氧化锆复合Bi_2O_3-BaO-SiO_2-R_xO_y玻璃封接材料性能研究

在玻璃中复合脊性骨料是固体氧化物燃料电池(SOFC)封接材料研究热点.实验选定在Bi2O3-BaO-SiO2-RxOy(简记为BiBaSi)玻璃体系中复合10wt%～30wt%的ZrO2颗粒来改善玻璃在高温下的封接性能.结果表明,ZrO2复合BiBaSi玻璃后,复合体系热膨胀系数略有增大;随着ZrO2含量增多,复合封料适宜使用温度逐渐提高,从基体BiBaSi玻璃的720℃到BiBaSi-10Zr、BiBaSi-20Zr、BiBaSi-30Zr的780、860和900℃;氧化锆加入到基体玻璃中,一部分作为脊性骨料存在于玻璃相中,维持了高温封接要求的形状和尺寸;另一部分逐渐进入了玻璃网络中,促进玻璃结晶生成新的物相Bi4Si3O12;两种晶体相共存于玻璃相中,提高了复合体系封接的稳定性.通过改变氧化锆加入量,可以有效调控封接材料相关性能,满足SOFC封接要求.

ZrO_2含量对Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2系封接玻璃结构性能的影响

采用熔融法制备了Bi2O_3-B2O_3-SiO_2系封接玻璃.采用红外光谱、X-射线衍射、综合热分析、电子扫描电镜、抗弯强度测试等表征方法研究了ZrO_2含量对玻璃试样的结构、物相组成、软化温度、热膨胀系数、耐酸性和力学性能的影响.结果表明:当ZrO_2质量分数低于4%时,玻璃试样中没有晶体析出;当ZrO_2质量分数大于等于4%时,试样中有ZrO_2和α-Bi2O_3晶体析出.玻璃结构中主要存在[BO_3],[BO_4],[BiO_3],[SiO_4]和[ZrO_4]基团.当ZrO_2质量分数小于3%时,随着ZrO_2质量分数的增加,玻璃试样的转变温度Tg和软化温度Tf升高,膨胀系数降低,耐酸性增强,抗弯强度增加;当ZrO_2质量分数为3%时,试样的Tg和Tf达到最大值为510℃和562℃,膨胀系数达到最小值6.92×10-6 K-1,抗弯强度达到最大值49MPa;继续增加ZrO_2的含量,玻璃试样的转变温度Tg和软化温度Tf降低,膨胀系数增大,耐酸性变差,抗弯强度降低.

Li_2O-B_2O_3-SiO_2系电绝缘封接玻璃的研制

以Li2O-B2O3-SiO2系统为基础,添加少量外加剂,制备了结晶型电绝缘封接玻璃。测试表明,该电绝缘封接玻璃在540℃以下是电绝缘的,其热膨胀系数为109×10-7℃-1,主晶相为Li2O.SiO2。

Y2O3对Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃析晶的影响

中温固体氧化物燃料电池在新能源发展领域中占据重要的地位,而良好的封接玻璃对于其商业化发展影响显著,以Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃为基础,结合热膨胀曲线、物相分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试手段,探究Y2O3对其析晶行为的影响。结果表明,Y2O3的引入对于Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热膨胀系数影响较小,均处于11.0-11.6×10^-6℃-1之间,但根据其含量的变化与温度转变点的关系,Y2O3有助于提高玻璃的稳定性;XRD的结果显示,Y2O3的引入有利于析出Ba1.55Ca0.45SiO4晶体,同时抑制Ba0.9Ca0.1SiO3晶体的生成,再结合SEM可知Y2O3的引入有利于细化晶粒,促进单一晶体的析出,且Ba1.55Ca0.45SiO4晶粒形貌呈片状生长,Ba0.9Ca0.1SiO3晶体呈柱状生长。根据Y2O3-Na2O-BaO-CaO-B2O3-SiO2封接玻璃的热稳定性及其与半电池间的断面可知,当封接玻璃中Y2O3含量为1mol%时,其与固体氧化物燃料电池间的结合性良好。

BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃生料带的制备及性能

选用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2系微晶玻璃作为粉料,采用流延法制备生料带。研究了粘结剂质量分数、增塑剂和粘结剂质量比、微晶玻璃的质量分数(固含量)对生坯密度的影响。同时研究了烧结后陶瓷的显微结构及性能。结果表明:随着粘结剂质量分数的增加,生坯密度逐渐降低。随着增塑剂和粘结剂质量比的提高,生坯密度先提高到最大值1.47 g/cm3后逐渐降低。固含量对生坯密度的影响可忽略。当粘结剂质量分数为10%、增塑剂和粘结剂质量比为0.5、固含量为48%时,得到了外观无缺陷、粉体颗粒均匀分布的生料带。烧结后的样品呈现出良好的性能,抗弯强度达到191 MPa,热膨胀系数为1.27×10-5/℃。

BaO-Al_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃/SiO_2高膨胀低温共烧陶瓷研究

用BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃与二氧化硅复合的方法制备了高膨胀系数低温共烧陶瓷。实验首先制备一组玻璃材料,通过热膨胀测试、DTA等方法研究了玻璃的热学性能,然后用玻璃与石英、方石英和鳞石英晶体按一定比例复合制得高膨胀低温共烧陶瓷。通过烧结试验、XRD等分析方法研究了复相陶瓷材料的烧结收缩性能、晶相组成、热膨胀系数和介电常数。结果表明:50%BaO-7.5%Al2O3-30%B2O3-12.5%SiO2玻璃具有较低的转变温度(520℃)。该玻璃与鳞石英晶体以1:1的比例复合,850℃/10min烧结可以获得热膨胀系数为12.18×10-6K-1、介电常数为5.37的低温共烧陶瓷。

La_2O_3在MgO-Al_2O_3-SiO_2-TiO_2微晶玻璃中的作用

在ＭｇＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２－ＴｉＯ２玻璃中添加不同数量的氧化镧，采用差热分析、Ｘ射线衍射及电子显微镜等技术研究了氧化镧对玻璃析晶过程与力学性能的影响．氧化镧的加入使玻璃中析出α－堇青石相的温度降低；同时避免了高膨胀方石英相的析出．随着氧化镧加入量的增加，玻璃整体析晶能力下降，微晶玻璃中晶相含量减少，晶粒尺寸增大，微晶玻璃的弹性模量与硬度减小，断裂韧性增加，体现出大尺寸长柱状金红石晶粒的增韧作用．

P2O5对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶的影响

采用熔融法制备了不同P2O5含量的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃样品,研究了P2O5对该系微晶玻璃析晶的影响规律。结果表明:在所研究的CaO-MgO-Al2O3-SiO2玻璃中,P2O5的最大溶解量在10.0%质量分数左右,超过其饱和溶解度后将析出α-磷酸钙相。玻璃中添加4.0%质量分数P2O5时以表面析晶为主,析出晶体为钙长石和少量硅灰石。随着P2O5含量的提高,α-磷酸钙逐渐析出,同时钙长石和硅灰石的析出逐渐降低。进一步提高P2O5含量抑制了玻璃的表面析晶,促进了玻璃的分相和整体析晶。当P2O5的含量达到10%时,玻璃以整体析晶为主,在分相区内外区域析出晶体的形态非常相似,均呈现为细小粒状。

形核条件对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2玻璃晶化和性能的影响

通过差热分析 (DTA)、X射线衍射分析 (XRD)和扫描电镜 (SEM)等方法 ,研究了形核条件对Li2 O Al2 O3 SiO2 (LAS)玻璃晶化和性能的影响。研究发现 ,当玻璃在最佳形核温度 74 5℃形核 2h和 6h后 ,Avrami常数n为 3 6和 3 5 ,晶体生长激活能为 2 76kJ mol和 2 80kJ mol。这表明在此形核温度下 ,改变晶化时间对玻璃的晶化影响较小。当晶化温度发生变化 ,晶化条件为 76 0℃ 2h时 ,Avrami常数降低到 2 8,晶体生长激活能增加到 312kJ mol。在 85 0℃晶化后 ,均获得了h 石英固溶体为主晶相的微晶玻璃。SEM观察发现晶粒均为等轴晶粒 ,表明析晶方式均为体积析晶。但随形核温度偏离最佳形核温度 ,从 74 5℃增加到 76 0℃ ,晶化后样品的晶粒尺寸加大 。

Ce^(3+)和Tb^(3+)掺杂的BaO-La_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃的发光性质

采用传统熔体冷却技术制备Ce3+和Tb3+掺杂的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃,并测试样品的吸收光谱和荧光光谱。实验结果表明:由于Ce3+在5d-4f轨道之间的电子跃迁,基础玻璃掺Ce3+后吸收截止边明显红移;掺Ce3+的BaO-La2O3-B2O3-SiO2玻璃的荧光发射光谱为峰值位于410nm附近的宽带,对应于Ce3+的5d-4f跃迁;由于SiO2比B2O3的光碱度大,玻璃的荧光发射波长,体现出随硼硅比的降低而略有红移;还原性气氛有利于提高玻璃中Ce3+的含量,从而增强发光强度;对Ce3+和Tb3+共掺玻璃,Ce3+和Tb3+在波长200～311nm间有激发带重叠,因存在竞争吸收,导致以此区间波长激发时Tb3+的发光有所减弱;Ce3+和Tb3+在311～444nm间也有激发带(或激发带与发射带)部分重叠,因Ce3+和Tb3+之间存在的辐射和无辐射能量传递导致Ce3+强烈敏化Tb3+的发光。

MgO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃的红外光谱研究

本文利用红外吸收光谱(IR)研究了MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃中钛离子的配位状态变化。结果表明:玻璃网络中主要有SiO4、AlO4四面体结构单元。在较低温度时,玻璃中的钛离子主要以四配位状态存在,随着温度的升高,钛离子逐渐向六配位转变。在升温过程中,TiO2表现为镁铝钛酸盐(MAT)和金红石相,玻璃中Al3+多数占据四面体配位位置。

CaO-B_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的低温烧结机理

研究了CaO -B2 O3 -SiO2 系微晶玻璃的烧结过程、析晶机制、微观结构以及介电性能等。该材料能够在 85 0℃的低温烧结 ,烧结体具有良好的介电性能 (εr=4 .975 ,tgδ≤ 0 .0 0 1,1GHz)。微观结构主要为 75 %～ 80 %体积百分比的晶相 (晶粒尺寸为 5 0～ 10 0nm)、少量的残余玻璃相和气孔 ;主要晶相为CB(CaO .B2 O3 )、C6S4(6CaO .4SiO2 )和CS(CaO .SiO2 )。该材料适用于高频电子元器件等领域。

ZnO-B2O3-SiO2玻璃红外光谱的研究

通过红外光谱,对不同组成的ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃的网络结构进行了研究,分析了ZnO-B2O3-SiO2玻璃体系的组成改变所引发的基团结构变化。结果发现:ZnO大于30%时,Zn进入B-O-Si网络形成Zn-O-B或Zn-O-Si键;ZnO含量大于40%时,形成[ZnO4]四面体;同时,ZnO含量的增加还会促使[BO3]向[BO4]的转变,以致形成高硼基团;SiO2/B2O3比增加同样会导致Zn-O-B或Zn-O-Si键以及[ZnO4]单元的数量增加,同时也会使得[BO3]向[BO4]的转变,并趋于形成高硼基团。

CaO-Al_2O_3-SiO_2系黑色装饰微晶玻璃的研究

为了研究制备黑色装饰微晶玻璃,使用Fe2O3、Ni2O3、Co2O3等着色剂,研究了其对微晶玻璃装饰板材的颜色、烧结和晶化性能的影响规律,确定合理的着色剂种类、含量以及热处理制度,并利用KRD与SEM等技术研究了黑色装饰微晶玻璃的结构.研究表明:以Fe2O3、Co2O3组合和Fe2O3、Co2O3、Ni2O3的组合都可制得黑色系列玻璃与花纹清晰的黑色微晶玻璃;100g玻璃配合料中,较合理的着色剂用量为:Fe2O3-5g,Co2O30.15-0.25g,Ni2O30.2-0.4g.

F^-离子对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃晶化的影响

采用差热分析(DTA),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM等分析手段研究了F-离子对Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃形核和晶化的影响.结果发现,引入F-离子使得玻璃的析晶峰值温度降低,玻璃的析晶活化能E降低,晶化指数n加大.引入F-离子后,一方面促进了玻璃析晶和晶化,Li_xAl_xSi_(1-x)O_2固溶体析出以及Li_xAl_xSi_(1-x)O_2固溶体向β-锂辉石固溶体转变加快,晶化后的晶粒尺寸加大,析晶活化能E,晶化指数n与扫描电镜(SEM)分析一致.表明F-离子促进了玻璃晶化和离子扩散.

B_2O_3对Bi_2O_3-ZnO-B_2O_3系低熔封接玻璃光谱特性及结构、低熔性能影响研究

以低熔点无铅Bi2O3-ZnO-B2O3封接玻璃为研究对象,在固定B2O3/ZnO摩尔比例为1:1的条件下,研究B2O3含量变化对玻璃的成玻性能、光谱特性、低熔性能的影响。结果表明,Bi2O3-ZnO-B2O3体系玻璃种存在[BO3]、[BO4]、[BiO3]、[BiO6]结构单元,随着B2O3含量的增加,[BO3]、[BO4]含量都增加,[BiO3]、[BiO6]含量降低,但是由于硼酸盐玻璃中存在"硼反常"现象,[BO4]含量增加到一定程度就开始降低。并且随着B2O3含量的增加,玻璃体系的无序度增加,在红外和拉曼光谱图中体现在红外吸收带和拉曼光谱谱带变宽。当B2O3摩尔含量为20%时,低熔封接玻璃结构稳定,玻璃化温度t g和析晶温度t c匹配合适,具有较佳的烧结及封接特性。

MgO-Al_2O_3-SiO_2系统微晶玻璃晶化行为研究

利用X射线衍射和扫描电镜研究MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的晶化行为．结果表明，TiO2质量分数少于6％的玻璃，最先析出的是μ-堇青石，最终主晶相是α-堇青石，玻璃为表面析晶．TiO2质量分数为6％的玻璃，最先析出的是镁铝钛酸盐（MAT），最终主晶相是α-堇青石，玻璃为整体析晶．在950℃时开始检测到含锆相，在950～1100℃范围内表现为ZrO2／TiO2固溶体形式．X射线衍射没有检测到其他含锆相．晶核剂TiO2和ZrO2是通过分相而影响玻璃晶化的，但ZrO2促进分相的能力略低于TiO2．

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃复合晶核剂的优化及其对结构与性能的影响

以化学纯试剂CaO、MgO、Al2O3和SiO2为主要原料,采用熔融法制备添加复合晶核剂Cr2O3、Fe2O3和CaF2的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系微晶玻璃。采用正交试验的方法,确定复合晶核剂的相对最优配方。利用DTA、XRD、SEM和综合力学性能仪等手段,研究了复合晶核剂对该系微晶玻璃显微结构及性能的影响。结果表明,复合晶核剂的相对最优配方是Cr2O3、Fe2O3和CaF2的含量分别为0.5%、10%和8%,且复合晶核剂总含量的增加可以细化晶粒,随着晶粒细化,CMAS系微晶玻璃的维氏硬度增加。

Li_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的制备方法和应用现状

综述了Li2O-A l2O3-SiO2系微晶玻璃和微晶玻璃粉的制备方法,介绍了Li2O-A l2O3-SiO2系微晶玻璃在炉灶面板和精密光学仪器零部件的应用概况。