MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的制备工艺与热学性能的研究

摘要

微晶玻璃，是玻璃与晶体共存的均匀多晶材料。MgO-Al2O3-SiO2系统堇青石基微晶玻璃，介电损耗低，热稳定性好，机械强度高，是一种优良的传统微波介质材料，在微电子、航空航天工业有较多的应用。因此人们对它的研究和应用开发十分活跃。
　　一种微晶玻璃要具有高的抗热冲击能力，则要求其热膨胀系数必须尽可能的低，以便把材料中由温度应力造成的应变降至最低；因此研究微晶玻璃的热膨胀系数有重要的意义。MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的主晶相为堇青石；堇青石的热膨胀系数呈各向异性，随着温度的升高，c轴方向膨胀但a轴方向收缩，在结晶分布理想的情况下可以使材料接近零体积膨胀。
　　本文对MgO-Al2O3-SiO2系堇青石基微晶玻璃的发展、制备工艺及应用作了比较系统的叙述。着重研究了复合晶核剂的种类和数量及热处理工艺对堇青石基微晶玻璃热学性能、力学性能及化学性能的影响；并用差热分析仪(DTA)测定了基础玻璃的特征温度，X射线衍射仪(XRD)测定了材料的物相组成，用扫描电镜(SEM)观察了材料的显微结构。实验中以TiO2/ZrO2为复合晶核剂，采用熔融法制备了MgO-Al2O3-SiO2系堇青石基微晶玻璃。
　　实验表明，本系统玻璃的析晶由表面开始，TiO2:ZrO2的值对玻璃的析晶有影响，比值太大或太小都不利于析晶，当1.75＜TiO2:ZrO2＜24之间时玻璃的析晶较好。经过对实验结果的分析，得到了最优的热处理制度为：核化温度为750℃，核化时间为1h，晶化温度为1050℃，晶化时间为1.5h，升温速率为10℃/min，此时微晶玻璃的热膨胀系数最小。

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Contents

1.文献综述

1.1前 言

1.2 MgO-Al2O3-SiO2系堇青石基微晶玻璃

1.3国内外MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究现状

1.4本文研究的内容

2 微晶玻璃的制备工艺及性能测试

2.1制备工艺设备及工艺流程

2.2基础玻璃的初步设计

2.3性能测试

3.复合晶核剂对MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶和热膨胀系数的影响

3.1晶核剂TiO2和ZrO2的主要作用

3.2微晶玻璃的组成设计

3.3晶核剂数量对玻璃晶化行为的影响

3.4复合晶核剂对微晶玻璃热膨胀系数的影响

3.5小结

4.热处理工艺对微晶玻璃性能的影响

4.1热处理工艺的优化设计[38,39,40]

4.2热处理工艺对热膨胀系数的影响

4.3热处理工艺对导热系数的影响

4.4热处理工艺对显微硬度的影响

4.5热处理工艺对抗折强度的影响

4.6热处理工艺对化学稳定性的影响

4.7小结

5. 结 论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间发表的论文