硅酸盐微晶玻璃简单硅酸盐微晶玻璃主要由碱金属和碱土金属的硅酸盐晶相组成,这些晶相的性能也决定了微晶玻璃的性能。研究最早的光敏徵晶玻璃和矿渣微晶玻璃即属于这类微晶玻璃。光敏微晶玻璃中析出的主要晶相为二硅酸锂(LiSi20),这种晶体具有沿某些晶面或晶格方向生长而成的树枝状形貌,实质上是一种骨架结构。二硅酸钾晶体比玻璃基体更容易被氢氟酸腐蚀,基于这种独特的性能,光敏微晶玻璃可以进行酸刻蚀加工成图案尺寸精度高的电子器件,如磁头基板、射流元件等。矿渣徵晶玻璃中析出的晶体主要为硅灰石(Casio3)和透辉石(CaMg(SiO2)。据研究,透辉石具有交织型结构,比硅灰石具有更高的强度、耐磨耐腐蚀性。采用工业废渣为原料制造的矿渣微晶玻璃不仅具有性能优异、成本低廉、用途广泛等优点,而且对于“三废利用,综合治理环境污染等各方面都极为重要,因而引起了广大研究者的普遍重视铝硅酸盐微晶破璃Li2O-Al2O3-SiO2系统Li2O-Al2O3-SiO2系统是一个重要的系统,因为从这个系统可以得到低膨胀系数的微晶玻璃。当引入4%(TO2+ZrO2)作晶核剂时,玻璃中能够析出大量的钛酸锆晶核。在850℃左右热处理时,这些晶核上能够析出直径小于可见光(入<0.4um)的B-石英固溶体,这种超细晶粒结构使材料透明。由于这种微晶玻璃的膨胀系数低于7×x107(0500℃),因此具有优良的抗热震性。β一石英是介稳的晶体,当晶化温度为1000~1200℃时,就可转变为β-锂辉石。由于析出的晶粒尺寸为12pum,材料不透明。β-锂辉石晶体本身有显著的热膨胀各向异性,必须在转变过程中控制晶粒的尺寸。MgO-Al2O3-SiO2系统这类系统的微晶玻璃具有优良的高频电性能、较高的机械强度(250~300MPa)、良好的抗热震性和热稳定性,己成为高性能雷达天线保护罩的标准材料。这些优越的性能主要是因为微晶玻璃中析出的主晶相为青石(2MgO.AAO35SiO2)。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轴方向收缩而导致零体积膨胀,它通过TiO作晶核剂可以从铝硅酸镁玻璃中析出。由于晶化过程中还可能会出现其它的晶相,如方石英、斜顽辉石、橄榄石,因此必须选用合适的热处理制度,防止在复杂的相变过程中产主应力而开裂。Na2O-AlO3-SiO2系统在此类系统中引入一定量的TO2,可以获得以霞石(Naalsio为主晶相的微晶玻璃。由于这类微晶玻璃具有很高的热膨胀系数(100×107/C),可以在材料表面涂一层膨胀系数较低的釉以强化材料。若表面釉采用铅一钙一碱的铝硼酸盐型,其膨胀系数为65×x10/C,比微晶玻璃小30%左右,则表面形成压应力,釉的抗弯强度可增加二个数量级。在配方中加入Ba,可析出钡长石(BaAl_SiOJ晶体,其膨胀系数(30×10-パC)小于霞石,因此可改善微晶玻璃的抗热震性。ZnO-A12O3-SiO2系统玻璃组成或热处理制度不一样,析出的晶体类型也不一样。在850℃以下,只析出透锌石(ZnOA12O38SiO2),而在950~1000℃析出锌尖晶石(ZnO.Al2O小和硅锌矿(2ZnO.SiO2。由于不同晶体的热膨胀系数差异较大,如透锌长石的热膨胀系数约为零,锌尖晶石的热膨胀系数为72.3×10/C(10~300C)。因此,可以通过调整组成来使热膨胀系数从变到较大的正值。3)氟硅酸盐微晶玻璃片状氟金云母晶体型片状氟金云母晶体沿(001)面容易解理,而且晶体在材料内紊乱分布,使得断裂时裂纹得以绕曲或分又,而不致于扩展,破裂仅发生于局部,从而可以用普通刀具对微晶玻璃进行各种加工。云母晶体的相互交织将玻璃基体分隔成许多封闭或半封闭的多面体,增加了碱金属离子的迁移阻力。同时,由于云母晶体本身是一种优良的电介质材料,因此云母型微晶玻璃具有优良的介电性能,其介电强度可达40kv/mm。根据析出的主晶相,片状金云母型微晶玻璃可分为3类:①氟金云母型:②四硅云母型;③水胀云母型。氟金云母型(Kmg,Alsi,OF2)片状微晶玻璃被称为可切削微晶玻璃,其商品Macor己生产20多年,在其中引入BO3有利于在更低的温度下形成玻璃,同时又可降低粘度,促进云母晶体择优横向生长。根据Vogel等的研究,减少SiO2并增加A1AO3+MgO)的总含量,会使云母晶体由平片状变成卷曲状,其加工性能为平片状的4~5倍。若在材料中引入(CaO+P2O),则还能析出磷灰石,使材料具有优良的生物兼容性。在氟金云母片状微晶玻璃的基础上,又发展了主晶相为四...
