晶核剂对CMAS系微晶玻璃结构和性能的影响

石永恒; 芶立

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晶核剂对CMAS系微晶玻璃结构和性能的影响

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针对炉渣或者尾矿中存在晶核剂成分TiO2和Fe2O3,设计了TiO2、TiO2+ZrO2和TiO2+Fe2O3三种晶核剂组合.采用熔融法和两步结晶热处理制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系微晶玻璃.利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度测试仪和宽频介电阻抗谱仪研究了CMAS系微晶玻璃晶相组成、显微结构、力学性能和介电性能.结果表明,TiO2单独加入时会析出透辉石和钛酸镁;TiO2和ZrO2复合加入后析出了镁硅钙石相,当加入量增多后会额外析出钛酸锆;TiO2和Fe2O3复合添加后则会析出四氧化三铁和褐斜闪石相.虽然晶相组成会随着晶核剂的种类改变,但晶粒尺寸均在200 nm以内,并且分布均匀,有利于提高微晶玻璃的力学性能.所有样品的维氏硬度(HV5)在8 GPa左右,断裂韧性在1.25 MPa?m1/2左右.当TiO2和Fe2O3复合加入量较多时,样品的维氏硬度可以达到8.15 GPa,有利于提高含钛或含铁固废的利用率.在合适的晶核剂含量下,样品的介电常数在11左右,介质损耗在10-3数量级,表明这种微晶玻璃在电子封装或者移动通讯领域也具有应用前景.

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来源
《材料导报》 |2021年第5期|5027-5031|共5页
作者
石永恒; 芶立;
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作者单位

四川大学材料科学与工程学院成都610065;

四川大学材料科学与工程学院成都610065;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类玻璃工业;
关键词
微晶玻璃; 钙镁铝硅系; 显微结构; 力学性能; 介电性能;

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