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具有“表面中心”结晶行为的堇青石微晶陶瓷的结晶机理( Crystallization mechanisms of cordierite glass-ceramics with "surface-center" crystallization behavior )
Wei Yu Shengshuo Cao Jing Wang Zhanmeng Zhang Jian Ruan
堇青石微晶玻璃通常从表面开始析晶。TiO2作为一种高效的成核剂，能促进玻璃快速向块体晶化转变，但容易引起介电常数和光吸收的增加。通过对化学计量堇青石玻璃中不加或加不同成核剂的热处理工艺进行优化，制备了高结晶度堇青石微晶玻璃。结果表明，不含ZrO2+P2O5成核剂和含ZrO2+P2O5成核剂的玻璃的析晶机理均受表面析晶控制。而以TiO2+ZrO2+P2O5为成核剂的玻璃有块体晶化的趋势。所研究的玻璃是从表面析晶的，与内玻璃具有不同的析晶取向。结晶层厚度随加热温度的升高而增加，但由于玻璃的软化变形，进一步提高加热温度无法完成“表面-中心”结晶过程。在1020℃时，玻璃完成了长时间的“表面-中心”结晶。不含成核剂的ZrO2+P2O5玻璃需要10 h,而含TiO2+ZrO2+P2O5玻璃需要5 h。虽然三种玻璃都完成了“表面-中心”结晶，但加入成核剂的玻璃在相同的热处理条件下结晶度较高。最终获得了性能优良的微晶玻璃,如Z1#微晶玻璃具有较高的显微硬度7.4GPa,20-300℃时的热膨胀系数1.410℃,较高的导热系数2.4W/mK。它还表现出较低的介电常数和损耗,在1 MHz时分别为4.5和1.210,在10.5GHz时分别为4.9和2.310。
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