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微晶玻璃簡(jiǎn)介

微晶玻璃是由玻璃的控制晶化制得的多晶固體。晶化就是通過(guò)把適當(dāng)?shù)牟ＡЫ?jīng)受仔細(xì)制定的熱處理制度，使玻璃中成核及結(jié)晶相生長(zhǎng)。在許多情況下，晶化過(guò)程幾乎可以全部完成，通常只存在小部分的剩余玻璃相。

在微晶玻璃中，晶相是全部從一個(gè)均勻玻璃相中通過(guò)晶體生長(zhǎng)而產(chǎn)生，這和傳統(tǒng)陶瓷材料不同。在陶瓷材料中，雖然由于固相反應(yīng)出現(xiàn)某些重結(jié)晶或新的晶體，但大部分結(jié)晶物質(zhì)是在制備陶瓷組分時(shí)引人。微晶玻璃和玻璃的不同處是在于它大部分是晶體，而玻璃則是無(wú)定形或非晶態(tài)。

微晶玻璃的生產(chǎn)過(guò)程，除增加熱處理工序外，同普通玻璃的生產(chǎn)過(guò)程一樣。微晶玻璃所用原料不特殊、生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)單，但產(chǎn)品卻有著優(yōu)異的性能(如膨脹系數(shù)變化范圍大、機(jī)械強(qiáng)度高、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、使用溫度高及堅(jiān)硬耐磨等)。因而微晶玻璃的出現(xiàn)是玻璃生產(chǎn)的一次重大進(jìn)展。由于微晶玻璃具有物美價(jià)廉的特點(diǎn)，并且其中的某些品種，如礦渣微晶玻璃又可以利用工業(yè)廢料，所以得到了迅速的發(fā)展。

實(shí)用微晶玻璃是近代發(fā)展起來(lái)的，1739 年法國(guó)魯米汝?duì)栠M(jìn)行了從玻璃制備多晶材料的早期嘗試，但他沒(méi)有完成對(duì)晶化過(guò)程的控制。1925年，Tamman 就認(rèn)為影響玻璃結(jié)晶的兩個(gè)主要因素是成核速度和晶體成長(zhǎng)速度，結(jié)晶過(guò)程是先成核后晶體生長(zhǎng)，選擇最優(yōu)的成核溫度是微晶玻璃生長(zhǎng)的重要措施。汪左特(1947) 在尋找辦法降雨時(shí)，選用碘化銀看來(lái)是有效的晶核劑，因?yàn)檫@種晶體和冰的晶格常數(shù)十分相似。哈滿樓 (1951) 和臺(tái)倫布爾 (1952)進(jìn)一步論證了晶核劑和被核化相的晶格常數(shù)相差小于士15%時(shí)有利于成核。微晶玻璃材料的研制成功并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化則始于1957 年，美國(guó)康寧公司的 Stookey 發(fā)明了光敏微晶玻璃，他研究了晶核劑的作用，指出兩液分相比晶化的均勻成核更有可能發(fā)生，成功地推出了以 TiO.為晶核劑的范圍很廣的玻璃組成。1968年，英國(guó)的Mcmilllan 研究了多元玻璃中析晶過(guò)程的復(fù)雜性，指出在主晶相以顯著速度生長(zhǎng)的溫度下即能產(chǎn)生晶核，此時(shí)引人的晶核劑熔于玻璃熔體中，有直接提供晶核的可能性，發(fā)現(xiàn)了利用金屬磷酸鹽促使玻璃的控制晶化，指出有效成核密度的增加，連同晶體生長(zhǎng)速度的減小都是促進(jìn)發(fā)展細(xì)晶顯微結(jié)構(gòu)的因素。這是微晶玻璃生長(zhǎng)所希望的。Sheletak(1978) 在研究用熔化的油母頁(yè)巖制取微晶玻璃時(shí)發(fā)現(xiàn)，原始玻璃只是表面晶化，當(dāng)引人1%的氧化物便導(dǎo)致晶體生長(zhǎng)速度顯著變化，可得 90%的晶體，平均晶粒小于10um。此后幾十年中，各國(guó)學(xué)者無(wú)論在材料研制、開(kāi)發(fā)，還是在理論研究方面都取得了顯著的成就。

微晶玻璃的性能是由晶相的礦物組成與玻璃相的化學(xué)組成以及它們的數(shù)量決定的。調(diào)整上述各種因素，就可以生產(chǎn)出各種預(yù)定性能的材料?，F(xiàn)在已經(jīng)研究出了數(shù)千種微晶玻璃。正是由于微晶玻璃本身所具有的優(yōu)良性能，它在國(guó)防、航空、運(yùn)輸、建筑、生產(chǎn)科研及生活等領(lǐng)域作為結(jié)構(gòu)材料、技術(shù)材料、電絕緣材料、光學(xué)材料等獲得廣泛地應(yīng)用。

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