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.

用Z扫描方法测试Bi2O3-B2O3-SiO2玻璃的三阶非线性光学性质

用高温熔融法制备了x Bi2O3—20B2O3-（80-x）SiO2（Bx，x=60mol％、65mol％、70mol％）系列玻璃，借助钛宝石飞秒激光器采用Z扫描方法测试了样品的三阶非线性光学特性。测得样品B70在780nm处的三阶非线性折射率n2和非线性吸收系数β分别为：n2=6．017×10^-12esu和β=0．366cm／GW，样品为自聚焦材料。该样品的吸收相移和折射相移的比值K为0．19（K〈1），表明该样品可作为光限幅候选材料。

Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃钎料连接Li-Ti铁氧体接头的电磁性能分析

将Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃钎料用于连接Li-Ti铁氧体,分别采用X射线衍射分析仪和扫描电子显微镜表征连接件相组成和界面形貌,同时表征其磁性能和介电性能,研究连接过程对其电磁性能的影响.结果表明,Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2玻璃钎料连接Li-Ti铁氧体的效果较好,连接界面无孔洞、裂纹等缺陷.随着连接温度升高,焊缝宽度减小,焊缝中开始出现白色Bi_5Ti_3FeO_(15)相且数量逐渐增多.较低的连接温度和玻璃焊缝及Bi5Ti3FeO15相的引入均不会影响连接件的磁性能.玻璃焊缝的引入同样不会影响连接件的介电常数,但会增加连接件的介电损耗.焊缝中的Bi_5Ti_3FeO15相会同时增加连接件的介电常数和介电损耗.

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.

含Bi_2O_3的MgO-Al_2O_3-SiO_2玻璃核化与晶化动力学研究

使用差热分析(DTA)的方法研究了含Bi2O3的MgO-Al2O3-SiO2玻璃粉末(粒度≤0.054mm)的核化与晶化动力学。由此方法确定了样品最大成核速度温度,同时计算出晶体生长的活化能和动力学参数。结果表明,含Bi2O3玻璃的晶化指数(n)和晶体生长维数(m)都为1.15(约等于1),这说明该玻璃的晶化机制是表面晶化。由Kissinger和Augis-Bennett方程计算出的活化能较为接近,平均值为401kJ/mol。

溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体的热性能

为获得热性能优异的无铅玻璃粉体,采用溶胶凝胶法制备Bi_2O_3-SiO_2-B_2O_3-ZnO-Al_2O_3系玻璃粉体,通过扫描电镜(SEM)、差示量热扫描仪(DSC)、X射线衍射仪(XRD)、热膨胀仪、"纽扣"实验等测试分析手段测定玻璃粉形貌、特征温度、晶化特性、热膨胀性及流动性,分析各性能之间的联系。结果表明:溶胶凝胶法制备的玻璃料疏松多孔,球磨后粒径主要分布于0.1~1μm;玻璃化温度为485℃、软化温度为541℃;在25~1 000℃范围内玻璃粉体为非晶态;热膨胀系数α_l(25~300℃)为6.57×10^(-6)℃^(-1);在700~725℃烧结具有良好的流动性。

热处理对Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2凝胶玻璃粉体结构与性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备了一种Bi_2O_3-B_2O_3-SiO_2系玻璃粉体,在200℃、400℃、600℃和800℃温度下分别对凝胶玻璃粉体进行热处理,借助SEM、TEM、XRD、FT-IR、Raman、XPS、DSC、热膨胀仪及"纽扣"烧结实验分别测定了经不同温度热处理后玻璃粉体的结构与性能,分析了其结构变化对玻璃粉体转变温度T_g和烧结特性的影响。结果显示,在实验温度范围内,随热处理温度升高,Bi ^(3+)逐渐进入玻璃网络中,[BiO_6]八面体和[BiO_3]三角体、[BO_4]四面体和[BO_3]三角体分别与[SiO_4]四面体以顶角相连的方式构建玻璃网络结构。O1s和Bi4f的电子结合能逐渐增大,B1s的电子结合能减小,玻璃网络结构稳定性增强,导致玻璃转变温度T_g及玻璃膨胀软化点温度T_d升高、润湿性降低且热膨胀系数略有降低。经600℃热处理后,玻璃粉体具有较优的烧结性能,T_g、T_d分别约为485℃及542℃,热膨胀系数α约为7.067×10^(-6)/℃。

铈掺杂对α-Bi_(2)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂丙烯选择性氧化性能的影响

采用快速微波辅助水热法制备了4种不同的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂。在制备过程中通过调节铈的掺杂量可以改变合成催化剂的形貌和结构,成功地提高了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的比表面积。结果表明,煅烧温度为500℃、pH为3、掺杂量x=0.05时制备的Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂具有最高的丙烯选择性氧化性能,丙烯转化率为42.1%,丙烯醛选择性为88.3%。Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)纳米片催化剂的性能与结晶度呈负相关。用XPS表征了Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的氧迁移率,Bi_(2-x)Ce_(x)Mo_(3)O_(12)的催化性能与其氧流动性呈正相关。

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.

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。