高性能铝硅酸盐的可控微晶化探索开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

微晶玻璃由嵌入玻璃基质中的一种或多种结晶相的受控结晶产生,并且通常具有优于陶瓷和玻璃的性能。如热膨胀系数可在很大范围内调整(甚至可以制得零膨胀甚至是负膨胀的微晶玻璃);机械强度高;硬度大,耐磨性能好;具有良好的化学稳定性和热稳定性,能适应恶劣的使用环境;软化温度高,即使在高温环境下也能保持较高的机械强度。并且微晶玻璃还可以通过组成的设计来获取特殊的光学、电学、磁学、热学和生物等功能,从而可作为各种技术材料、结构材料、仿生材料或其他特殊材料而获得广泛的应用[1~2]

微晶玻璃材料的特性和性质主要取决于它们的固有性质以及形成的晶体的尺寸、体积分数和形态。此外,微晶玻璃材料的性质还取决于残余非晶相的性质和残余孔隙率(在烧结微晶玻璃的情况下)[3]。以上诸因素,又取决于原始玻璃的组成及热处理制度。热处理制度不但决定微晶体的尺寸和数量,而且在某些系统中导致主晶相的变化,从而使材料性能发生显著变化。另外,晶核剂的使用是否适当,对玻璃的微晶化也起着关键作用[4]

目前应用最深入和广泛的微晶玻璃类型为Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)系微晶玻璃[5],表1是LAS系统微晶玻璃的基础组成。LAS微晶玻璃具有强度较高、热膨胀系数低、良好的机械性能、抗热震性以及化学稳定性好等优点,因此可以应用到精密光学领域、航空航天领域和微电子领域等[6~8]。由于LAS系统微晶玻璃材料具有较高机械性能的特点,并且通过对材料体系进行成分设计,形成不同晶相组成,可以得到不同机械性能的材料。

表1.LAS系统微晶玻璃的基础组成[9]

组成

SiO2

Al2O3

Li2O

TiO2 ZrO2

含量

55-70%

18-25%

3-6%

3.5-7%

当前,对LAS微晶玻璃的研究以及应用已经很深入和广泛了,其国内外研究现状和发展如下:

P.Riello[10]等将离子体烧结(SPS)的方法引入到LAS微晶玻璃的制备中。

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