【焦点热闻】微晶玻璃简介

(资料图)

微晶玻璃简介

微晶玻璃是由玻璃的控制晶化制得的多晶固体。晶化就是通过把适当的玻璃经受仔细制定的热处理制度，使玻璃中成核及结晶相生长。在许多情况下，晶化过程几乎可以全部完成，通常只存在小部分的剩余玻璃相。

在微晶玻璃中，晶相是全部从一个均匀玻璃相中通过晶体生长而产生，这和传统陶瓷材料不同。在陶瓷材料中，虽然由于固相反应出现某些重结晶或新的晶体，但大部分结晶物质是在制备陶瓷组分时引人。微晶玻璃和玻璃的不同处是在于它大部分是晶体，而玻璃则是无定形或非晶态。

微晶玻璃的生产过程，除增加热处理工序外，同普通玻璃的生产过程一样。微晶玻璃所用原料不特殊、生产过程简单，但产品却有着优异的性能(如膨胀系数变化范围大、机械强度高、化学稳定性及热稳定性好、使用温度高及坚硬耐磨等)。因而微晶玻璃的出现是玻璃生产的一次重大进展。由于微晶玻璃具有物美价廉的特点，并且其中的某些品种，如矿渣微晶玻璃又可以利用工业废料，所以得到了迅速的发展。

实用微晶玻璃是近代发展起来的，1739 年法国鲁米汝尔进行了从玻璃制备多晶材料的早期尝试，但他没有完成对晶化过程的控制。1925年，Tamman 就认为影响玻璃结晶的两个主要因素是成核速度和晶体成长速度，结晶过程是先成核后晶体生长，选择最优的成核温度是微晶玻璃生长的重要措施。汪左特(1947) 在寻找办法降雨时，选用碘化银看来是有效的晶核剂，因为这种晶体和冰的晶格常数十分相似。哈满楼 (1951) 和台伦布尔 (1952)进一步论证了晶核剂和被核化相的晶格常数相差小于士15%时有利于成核。微晶玻璃材料的研制成功并实现工业化则始于1957 年，美国康宁公司的 Stookey 发明了光敏微晶玻璃，他研究了晶核剂的作用，指出两液分相比晶化的均匀成核更有可能发生，成功地推出了以 TiO.为晶核剂的范围很广的玻璃组成。1968年，英国的Mcmilllan 研究了多元玻璃中析晶过程的复杂性，指出在主晶相以显著速度生长的温度下即能产生晶核，此时引人的晶核剂熔于玻璃熔体中，有直接提供晶核的可能性，发现了利用金属磷酸盐促使玻璃的控制晶化，指出有效成核密度的增加，连同晶体生长速度的减小都是促进发展细晶显微结构的因素。这是微晶玻璃生长所希望的。Sheletak(1978) 在研究用熔化的油母页岩制取微晶玻璃时发现，原始玻璃只是表面晶化，当引人1%的氧化物便导致晶体生长速度显著变化，可得 90%的晶体，平均晶粒小于10um。此后几十年中，各国学者无论在材料研制、开发，还是在理论研究方面都取得了显著的成就。

微晶玻璃的性能是由晶相的矿物组成与玻璃相的化学组成以及它们的数量决定的。调整上述各种因素，就可以生产出各种预定性能的材料。现在已经研究出了数千种微晶玻璃。正是由于微晶玻璃本身所具有的优良性能，它在国防、航空、运输、建筑、生产科研及生活等领域作为结构材料、技术材料、电绝缘材料、光学材料等获得广泛地应用。

标签：