论文部分内容阅读
TiO2作为一类中间体氧化物,在玻璃或微晶玻璃制造中扮演着重要角色。在以往商业化的Li2O-Al2O3-SiO2和MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃系统中,TiO2作为晶核剂引入,其含量通常低于10wt%。本课题着重研究较大TiO2含量范围的硼硅酸盐玻璃的析晶行为,并将Nb2O5和TiO2在玻璃中的作用进行了对比。主要研究结果如下: (1)对于 SiO2-B2O3-Li2O-K2O-TiO2-Sb2O3系统玻璃,玻璃具有较强的分相倾向,其为成核提供新的界面,即通过降低界面能来促进玻璃的成核。随着 Li2O(0-9wt%)取得部分K2O经热处理均有金红石型二氧化钛晶体析出。随着氧化锂含量的增多,由于 Li+的较高场强的作用使得样品的分相倾向逐步增强,玻璃化转变温度Tg逐渐降低。此外,当Na2O取代部分Li2O时,由于Na+的场强相对较低,换句话说其给出游离氧的能力大于Li+,使得含有Na2O的样品的分相及析晶能力小于含有Li2O的样品。 (2)对于 TiO2-Li2O-(SiO2+B2O3)玻璃,采用差示扫描量热法(DSC)来对样品的成核速率进行测定。在DSC测试中,随着升温速度的增大,样品的分相峰及析晶峰的面积在不断增大,这是由于随着温度的升高临界成核半径增大,低温下形成的晶核不能稳定存在,所以当升温速度为5K/min或10K/min时不稳晶核就会消失,而在25K/min和30K/min的高速升温的过程中样品―滞留‖时间短不稳晶核来不及重新―溶解‖,所以使得析晶峰面积不断的增加。对于温度对成核速率的影响,发现样品的成核速率随着成核温度的升高先增加后减小,且成核速率在853K处取得最大值。 (3)对于Li2O-B2O3-SiO2(LiB), Nb2O5-Li2O-B2O3-SiO2(LiBNb)和TiO2-Li2O-B2O3-SiO2(LiBTi)玻璃,由于LiBNb玻璃主要为硼氧四面体[BO4],硼氧三角体[BO3],铌氧八面体[NbO6]共同组成的多元环构成的层状结构,相连的层状结构阻碍了Li+的扩散使得LiBNb样品经过热处理后为表面析晶。在DSC测试中,LiBTi样品在析晶峰之前出现了分相峰。这是由于LiBTi样品中发生了硼反常现象,Ti主要以钛氧四面体[TiO4]的形式存在于LiBTi样品中,钛氧四面体[TiO4]与硼氧三角体[BO3]发生了结构上的不相混溶,促进了样品的分相。而钛氧八面体[TiO6]与铌氧八面体[NbO6]对游离氧的争夺使得B-O键和Si-O键的键强减弱,所以在DSC测试中LiBTi及LiBNb的玻璃化转变温度要明显低于LiB。