MAS体系高结晶度透明微晶玻璃的可控制备、析晶机理及其性能依从性

基本信息
批准号:51672310
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:卢安贤
学科分类:
依托单位:中南大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:罗志伟,胡晓林,宋俊,韩磊,郑章宏,高祥龙,汤悟夫,于静波,李云星
关键词:
性能调控体系可控制备透明微晶玻璃MgOAl2O3SiO2析晶机理
结项摘要

MAS transparent glass ceramics with high crystallinity is expected to become another key engineering materials similar to Zerodur glass ceramics made in German due to its excellent comprehensive performance.Also it is possible that this glass-ceramics replace transparent crystal and ceramics which are difficult to prepare by the domestic and foreign existing technology and equipment.The controllable preparation and performance regulation technique of MAS transparent glass ceramics with high crystallinity will be mainly studied in this project.The nucleation and crystal growth mechanism of MAS system basic glass will be explored by thermodynamic calculation according to JAM (Johnson-Mehl-Avrami) and Ozawa model.The correlation between rare earth ions and glass formation and crystallization behavior will be revealed. The property dependence of MgO-Al2O3-SiO2 transparent glass ceramics will be widely studied for finding their change regulation with composition , process and structure. The physico-chemical performance index system will be established .The aim is to provide theoretical basis and technical support in order to realize the controllable preparation, performance pruning and application development of MAS transparent glass ceramics with high crystallinity. The research will promote the progress of preparation science and technology progress of MAS transparent glass ceramics with high crystallinity by enriching and developing the glass melting technology, nucleation and crystallization theory and performance evolution rules.Obviously,the research has a very important scientific significance and theoretical value. At the same time, the successful development of MAS transparent glass ceramics with high crystallinity has great practical value because it will increase new kind of optical functional materials , meet the needs of our national economic construction and social development for key engineering materials and form the brand made in China.

MAS体系高结晶度透明微晶玻璃具有优良的综合性能,可望发展成为继德国品牌Zerodur微晶玻璃之后的另一个关键工程材料,并替代国内目前不能生产及制备技术和性能与国外差距较大的透明晶体和陶瓷。本项目主要研究MAS体系高结晶度透明微晶玻璃的可控制备及性能调控技术,探明基础玻璃的晶核形成与晶体生长机制,揭示稀土离子掺杂与基础玻璃形成和析晶之间的相关性,发现微晶玻璃组成-工艺-结构-性能之间的依从关系,建立微晶玻璃的理化性能指标体系,为该组成体系高结晶度透明微晶玻璃的可控制备、性能调控及应用开发提供理论依据和技术支撑。这项研究对于促进高性能透明微晶玻璃制备科学技术的进步,丰富玻璃的熔制技术、核化-晶化理论和性能演变规律,有着极为重要的科学意义与理论价值;其成功开发,可望增加微晶玻璃新品种,满足我国国民经济建设和社会发展对高性能关键工程材料的需求,形成“中国制造”品牌,有着十分重要的实用价值。

项目摘要

在4年时间的执行期内,系统研究了以MgO-Al2O3-SiO2(MAS)为基础组成的MgO-Al2O3-SiO2-B2O3(MASB)、MgO-Al2O3-SiO2-P2O5(MASP)、ZrO2-TiO2- MgO-Al2O3-SiO2-P2O5(ZTMASP)和稀土金属氧化物(Nd2O3、Yb2O3)、过渡金属氧化物(Cr2O3、Fe2O3、ZnO、CuO等)掺杂MgO-Al2O3-SiO2-B2O3(MASB)体系玻璃的形成、析晶及微晶玻璃组成-工艺-结构-性能相关性。.探明了以MgO-Al2O3-SiO2(MAS)为基础组成的以上各体系玻璃的晶核形成与晶体生长机制,获得玻璃组成-微晶化工艺-微晶玻璃结构-微晶玻璃性能之间的演变规律,为 MAS体系高结晶度透明微晶玻璃的可控制备和性能调控提供了理论依据。采用“极限时间”核化和“有限时间”晶化的学术思想与核化-晶化新技术,研究了新工艺对玻璃析出相类型、结晶度、理化性能的影响,可望突破、解决高结晶度与高透过率之间的矛盾。以类似于Zerodur微晶玻璃的结构材料为应用背景,突破了MAS 体系均质基础玻璃的熔制技术和微晶玻璃的核化-晶化技术,获得了结晶度90vol%以上、 2mm 试样透过率达85%以上且有优良力学、热学、化学性能的MAS体系高结晶度透明微晶玻璃,产业化后,有望形成“中国制造”品牌。以可替代玻璃、透明晶体和透明陶瓷的结构与功能材料为应用背景,获得了Nd3+、Yb3+等稀土离子掺杂 MAS 体系高结晶度透明微晶玻璃的可控制备技术、性能调控技术和多种不同组成的玻璃与微晶玻璃新材料,在信息领域用平板显示、激光工程用介质材料、高能粒子探测用闪烁材料和医用低热膨胀系数包装材料等方面有潜在应用前景。 .在Journal of the American Ceramic Society、Journal of the European Ceramic Society、Ceramics International、Journal of Non-Crystalline Solids等国际权威和重要杂志发表学术论文33篇,申请新材料发明专利5项,培养青年教师、博士后、博士生和硕士生共14人次,园满完成了项目研制计划任务,实现了研究目标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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