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以P2O5和ZrO2为复合成核剂,Sb2O3为澄清剂,通过传统熔体冷却法制得了掺不同稀土离子的SiO2-Li2O-K2O-B2O3体系基础玻璃。利用DSC、XRD、SEM和力学性能测试等方法研究了组成对玻璃析晶行为、析出晶相种类及微晶玻璃力学性能的影响。
研究结果表明:P2O5是该系统微晶玻璃有效的成核剂,它诱导基础玻璃分相并促进偏硅酸锂和二硅酸锂晶相的异相成核。而ZrO2不是有效的成核剂,它抑制二硅酸锂晶体的析出,但其使微晶玻璃趋向于半透明性。基础玻璃经核化处理后,分两步晶化比一步晶化更有利于Li2Si2O5的生长,并在一定程度上可提高微晶玻璃的抗弯强度。研究结果也表明:引入La2O3并不改变微晶玻璃中主晶相的组成,仅对次晶相的种类产生影响。基础玻璃的析晶倾向随La2O3含量的增加逐渐降低。La2O3含量为0.40mol%时,微晶玻璃的抗弯强度和弹性模量达到最高值,分别为328MPa和143GPa;当La2O3含量为1.20mol%时,微晶玻璃的断裂韧性达到最大值,为3.34MPa·m1/2。同时,随着Y2O3含量的增加,玻璃的析晶峰值温度升高。少量Y2O3的加入,不改变玻璃析出晶相的种类,但是削弱基础玻璃的析晶能力;当Y2O3含量为2.0mol%时,微晶玻璃能获得相对较高的抗弯强度,其抗弯强度值为217MPa。Y2O3对力学性能的改善并不十分明显。在同时添加稀土La2O3和Y2O3的基础上,增加P2O5的含量,基础玻璃的析晶倾向增大,当P2O5的含量达到5.00mol%时,玻璃在退火后完全失透。当P2O5的含量为2.50 mol%时,微晶玻璃具有相对较高的抗弯强度,高达332MPa。