[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010111693.7
• 申請(qǐng)日: 2020-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN111170642A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石凱文;李康;王琰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C10/12
• 分類號(hào): C03C10/12;C03C10/10;C03B19/02;C03B25/02;C03B32/02
• 代理公司: 北京東方盛凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明屬于微晶玻璃生產(chǎn)制造技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃及其制備方法，所述的高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃的基礎(chǔ)組分及摩爾百分比為：2％≤Li₂O≤6％，12％≤Al₂O₃≤17％，70％≤SiO₂≤78％，1％≤Na₂O≤4％，3％≤SrO≤6％，0.5％≤ZnO≤2％。并在微晶玻璃的基礎(chǔ)組分中加入澄清劑，澄清劑為Sb₂O₃,所加含量為總質(zhì)量的0.4％，所述的晶核劑為TiO₂和ZrO₂，TiO₂和ZrO₂的加入量分別為2.5％和0.8％。本發(fā)明所制備的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃具備高硬度、高抗碎裂性、良好的可見光透過(guò)率及低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)異的物理性能。該方法制備的高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃在大型天文望遠(yuǎn)鏡及通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特種玻璃生產(chǎn)技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃。

背景技術(shù)

微晶玻璃是一種將特定組成的基礎(chǔ)玻璃在熱處理過(guò)程中通過(guò)控制其晶化而得到玻璃相和晶相共存的復(fù)相材料。微晶玻璃又稱玻璃陶瓷(glass-ceramic),因其質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、組分均勻且兼具玻璃材料的高透過(guò)率又擁有陶瓷材料的高強(qiáng)度等多重特性，被廣泛應(yīng)用于于航空航天(大型天文望遠(yuǎn)鏡)、工業(yè)生產(chǎn)(集成電路的底板材料)及日常生活(耐高溫炊具)等各方面。

對(duì)于透明微晶玻璃的研究一直是特種玻璃研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題，但是目前為止，研制成功的高性能透明微晶玻璃的案例十分稀少，而其中的難點(diǎn)主要集中在組分的選擇、析晶溫度以及晶化時(shí)間的把控。前人的研究結(jié)果表明，性能優(yōu)良的微晶玻璃均是通過(guò)引入相關(guān)晶核劑來(lái)誘導(dǎo)玻璃析晶。在熱處理過(guò)程中，采用兩步法(即分別在相應(yīng)的溫度保溫?cái)?shù)小時(shí))對(duì)基礎(chǔ)玻璃進(jìn)行熱處理使其析出均勻細(xì)小的納米尺寸的晶粒。

目前已有的微晶玻璃中，其強(qiáng)度還不能滿足目前生產(chǎn)及使用的需求，因此為了解決微晶玻璃強(qiáng)度不足的問(wèn)題，前期工作將鋰鋁硅三元相圖進(jìn)行大范圍的組分篩選，并經(jīng)過(guò)一系列的改良研究，最終研究目標(biāo)微晶玻璃的硬度、抗碎裂性、熱膨脹系數(shù)和透過(guò)率等力學(xué)和光學(xué)性質(zhì)，以期找到一種應(yīng)用于大型天文望遠(yuǎn)鏡的玻璃陶瓷，同時(shí)還為鋁酸鹽玻璃組分設(shè)計(jì)和光學(xué)器件開發(fā)提供理論支持以及玻璃實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程提供工藝參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供高強(qiáng)高韌且熱膨脹系數(shù)較低的鋰鋁硅系透明微晶玻璃。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃。

一種高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃，所述透明微晶玻璃的基礎(chǔ)組分及摩爾百分比：2％≤Li₂O≤6％，12％≤Al₂O₃≤17％，70％≤SiO₂≤78％，1％≤Na₂O≤4％，3％≤SrO≤6％，0.5％≤ZnO≤2％。并在高強(qiáng)高韌的低膨脹鋰鋁硅系透明微晶玻璃的基礎(chǔ)組分中加入澄清劑，澄清劑為Sb₂O₃,所加含量為0.1％，所述的晶核劑為TiO₂和ZrO₂，TiO₂和ZrO₂的加入量分別為2.5％和0.8％。

為了使微晶玻璃的綜合性能優(yōu)異，需使母體玻璃在熱處理時(shí)析出大量目標(biāo)晶相，并且目標(biāo)晶粒的尺寸控制在納米至微米范圍內(nèi)；所述的的微晶玻璃的基礎(chǔ)玻璃的核化溫度在770-790℃之間，核化時(shí)間為1h，晶化溫度在800-880℃之間，化化時(shí)間為15h。