粉末烧结法制备α-堇青石基玻璃陶瓷的析晶动力学和性能

摘要

在堇青石化学计量组分和非堇青石化学计量组分中分别添加B_(2)O_(3),通过玻璃粉末烧结法制备玻璃陶瓷,并研究了玻璃陶瓷的性能,包括非等温析晶动力学、热学、力学和介电性能。本研究使用非堇青石化学计量组分制备了α-堇青石基玻璃陶瓷,并加入B_(2)O_(3)促进α-堇青石析出,提高MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)玻璃的结晶能力。玻璃成分中过量的MgO和SiO_(2)不会影响玻璃的析晶能力,但会影响析晶的类型;增加B_(2)O_(3)含量可以制备低热膨胀系数的α-堇青石基玻璃陶瓷,但会降低玻璃陶瓷的软化点。此外,增加B_(2)O_(3)含量还可以提高玻璃陶瓷的致密性和强度。α-堇青石基玻璃陶瓷的最大抗弯强度、弹性模量、断裂韧性和体积密度分别为(42.4±3.0)MPa、(34.0±2.9)GPa、(0.7±0.15)MPa·m^(1/2)和1.53g/cm^(3)。制备的α-堇青石基玻璃陶瓷表现出良好的介电性能(介电常数低至3.5),热膨胀系数低至4.22×10^(-6)K^(-1)。