MgO­Al2O3­SiO2系玻璃陶瓷制备工艺与力学性能研究

摘要

MgO-A12O3-SiO2系统堇青石基玻璃陶瓷的介电损耗低、热稳定性好、机械强度高，是一种优良的介质材料，在微电子、航天、航空工业有较多的应用。一直以来，人们对它的研究和应用开发十分活跃。
　　本文对玻璃陶瓷的发展历史、制备技术及其应用作了较系统的评述。采用TiO2+ZrO2复合晶核剂，以熔融法制备了MgO-A12O3-SiO2系统玻璃陶瓷，其主晶相为α-堇青石、尖晶石、假蓝宝石等。用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。
　　实验表明，晶核剂TiO2能有效促进MgO-A12O3-SiO2系统玻璃的晶化，晶核剂含量为6％或低于6%时，玻璃的析晶由表面开始，发生表面析晶。在以二氧化钛和二氧化锆作为复合晶核剂的实验中，随着复合晶核剂含量的增加，玻璃的晶化温度降低，析晶能力增强。热处理后玻璃陶瓷中主要析出假蓝宝石、尖晶石和ZrTiO3晶相。热处理制度对玻璃陶瓷的性能影响很大。就本文研究的玻璃陶瓷系统而言，镁铝钛酸盐作为初晶相于780℃左右析出，随着温度的升高，玻璃中依次析出假蓝宝石、尖晶石、α-堇青石、顽火辉石等晶体。α-堇青石于1150℃左右开始析出。由于热处理工艺的不同，导致玻璃陶瓷中析出的晶相的类型、相对含量及晶粒尺寸的不同，极大地影响了材料的最终性能。
　　经过整合后，最优的复合晶核剂含量为TiO2-7%/ZrO2-3%，最优热处理制度为:800℃-1小时、1190℃-1小时。此条件下所获得的玻璃陶瓷的抗弯曲强度，可稳定控制在320MPa以上。

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Contents

1. 概述

1.1 前言

1.2 MgO-A12O3-SiO2系玻璃陶瓷

1.3 国内外MgO-A12O3-SiO2系统玻璃陶瓷的研究现状

1.4 本文研究的内容

2. 实验

2.1 玻璃陶瓷的组成设计

2.2 玻璃试样的制备

2.3 测试

3. 晶核剂对MgO-A12O3-SiO2系玻璃陶瓷析晶和

3.1 晶核剂的确定

3.2 晶核剂数量对玻璃晶化行为的影响

3.3 小结

4. 热处理工艺对MgO-A12O3-SiO2系玻璃陶瓷析晶和性能的影响

4.1 核化温度对力学性能的影响

4.2 核化时间对力学性能的影响

4.3 晶化时间对力学性能的影响

4.4 晶化温度对析晶和性能的影响

4.5 小结

5. 结论

致谢

参考文献