LAS微粉的高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備及析晶行為.pdf

1、鋰鋁硅(Li<,2>O-Al<,2>O<,3>-SiO<,2>,LAS)系微晶玻璃的主晶相為負(fù)膨脹的β-石英固溶體(Li<,2>O-Al<,2>O<,3>-2SiO<,2>)和(或)低膨脹的β-鋰輝石(Li<,2>O-Al<,2>O<,3>-4SiO<,2>),因此,LAS系微晶玻璃具有優(yōu)異的熱機(jī)械性能和電性能,被廣泛用作高溫抗熱震材料,如雷達(dá)天線罩、天文望遠(yuǎn)鏡鏡坯等.多年來,人們主要采用熔融結(jié)晶的辦法制備LAS系微晶玻璃,但須添加助劑

2、以降低燒結(jié)溫度,而燒結(jié)助劑又增大了材料的熱膨脹系數(shù).為此,人們?cè)噲D通過制備均勻細(xì)小的LAS微粉來獲得滿意的結(jié)果.首先對(duì)丙烯酰胺體系、檸檬酸鹽-丙烯酰胺體系、檸檬酸鹽-硝酸鹽體系和硝酸鹽體系四種微粉制備工藝進(jìn)行了對(duì)比,確定采用丙烯酰胺體系(高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法)制備LAS微粉,并分別制備出添加ZrO<,2>、Y<,2>O<,3>和La<,2>O<,3>的LAS微粉,研究發(fā)現(xiàn):通過原位有機(jī)聚合形成的高分子凝膠網(wǎng)絡(luò)使溶液中的離子均勻分布,在濕凝膠

3、的干燥過程中,SiO<,4>四面體單元與AlO<,4>四面體單元同時(shí)形成,表現(xiàn)出了與熔融法等其他制備方法不同的晶化方式.結(jié)果表明:高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法是一種快速簡(jiǎn)便、穩(wěn)定可靠地制備高純LAS微粉的新方法.利用熱失重-差熱分析(TG-DTA)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射分析(XRD)、透射電鏡(TEM)和掃描電鏡(SEM)等分析手段,研究了高分子網(wǎng)絡(luò)凝膠法制備的干凝膠粉的晶化和相變過程,發(fā)現(xiàn)LAS干凝膠粉在700℃開始晶化,并隨

4、熱處理溫度的升高,發(fā)生一系列相變過程:LAS干凝膠粉→六方晶系β-石英固溶體→四方晶系β-鋰輝石.通過Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程計(jì)算了添加ZrO<,2>的LAS微粉的晶化動(dòng)力學(xué)參數(shù),發(fā)現(xiàn):當(dāng)ZrO<,2>的添加量從0增加到4.0mol％時(shí),晶化活化能從304.6kJ/mol降低到248.9kJ/mol,頻率因子從2.49×10<'11>min<'-1>降低到5.56×10<'8>min<'-1>,晶化速率常數(shù)不