一种原位生成晶须的微晶玻璃及其制备方法与流程

本发明属于微晶玻璃术领域，特别涉及一种原位生成晶须的微晶玻璃及其制备方法。

背景技术：

微晶玻璃由于膨胀系数可调、化学稳定性好、热稳定性好、使用温度高且坚硬耐磨，作为一种性能优异的无机非金属材料被广泛地应用在航天、机械、建筑、医疗等领域。晶须增韧微晶玻璃可显著改善微晶玻璃脆性，进一步提高微晶玻璃力学性能，拓宽微晶玻璃的使用范围。目前使用的掺杂晶须制备晶须增韧的微晶玻璃的方法，存在制备过程工艺复杂，晶须在微晶玻璃中分散不均，晶须与基体结合不牢固等问题，因此有必要获得原位生成晶须增韧微晶玻璃的制备方法以及开发合适的微晶玻璃的配方。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种原位生成晶须的微晶玻璃，通过原位生成晶须增韧微晶玻璃，提高微晶玻璃强度同时规避外加晶须增韧微晶玻璃时产生的晶须分散不均，晶须与基体结合不牢固，工艺复杂等问题。

本发明的技术方案为：

所述一种原位生成晶须的微晶玻璃，其特征在于：微晶玻璃生料化学组成的质量分数为：玻璃原料：60~90，形核剂：1~10，金属粉：5~20。

进一步的优化方案，所述一种原位生成晶须的微晶玻璃，其特征在于：玻璃原料的化学组成的质量份数为：SiO₂：30~60，Al₂O₃：20~50，B₂O₃：1~10，K₂O：1~10 Na₂O：1~10。

进一步的优化方案，所述一种原位生成晶须的微晶玻璃，其特征在于：形核剂为MnO₂、ZrO₂和TiO₂中的一种。

进一步的优化方案，所述一种原位生成晶须的微晶玻璃，其特征在于：金属粉为铝粉或铜粉。

所述一种制备原位生成微晶玻璃的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1：按照玻璃料的配比称取玻璃料原料，并混合均匀，高温1200℃~1500℃烧制120~240分钟，然后进行水淬得到微晶玻璃前驱体；

步骤2：将步骤1中水淬得到的微晶玻璃前驱体与形核剂、金属粉用球磨机混合均匀，得到微晶玻璃生料；

步骤3：将步骤2中得到的微晶玻璃生料装入模具中干压制备微晶玻璃生料坯体；

步骤4：将步骤3所得到的微晶玻璃生料坯体放入650℃~850℃的马弗炉中，热处理1~2h后随炉冷却，即在得到原位生成晶须的微晶玻璃。

进一步的优化方案，所述一种制备原位生成晶须的微晶玻璃的制备方法，其特征在于：步骤1、步骤2中所用述的玻璃原料、形核剂的质量纯度均不小于99.9%。

进一步的优化方案，所述一种制备原位生成晶须的微晶玻璃的制备方法，其特征在于：步骤2中所述的球磨机转速为300~450转/分钟，时间为4h。

进一步的优化方案，所述一种制备原位生成晶须的微晶玻璃的制备方法，其特征在于：步骤3中干压成型压力为30~45Mpa，时间10min。

本发明的有益效果

本发明的结果表明，利用本发明制备的原位生成的晶须的微晶玻璃，由于晶须在玻璃基体中原位生成，制备工艺简单，玻璃基体中晶须分散均匀，晶须与玻璃基体结合良好，提高了微晶玻璃的力学性能。

附图说明

图1是本发明制备的原位生成晶须的微晶玻璃的断裂面中晶须的扫描电子显微镜照片。

具体实施方式

实施例1玻璃原料的制作

提供玻璃原料的主要化学组成的物质分别为二氧化硅、三氧化二铝、硼酸、氢氧化钾、氢氧化钠。通过计算转化后各物质的质量分数为：二氧化硅：37.30，三氧化二铝：32.15，硼酸：13.48，氢氧化钾：10.03，氢氧化钠：7.04。按上述比例称取各物质的量。

制作过程：将上述原料混合均匀，在1500℃的环境下烧熔，并进行水淬得到微晶玻璃前驱体。

实施例2微晶玻璃生料的制作

按照质量分数：微晶玻璃前驱体：80，二氧化锰：8，铝粉：12称取相应物质，放入球磨机中球磨四小时得到微晶玻璃生料。

实施例3微晶玻璃生料坯体的制作

将实施例1中制备的微晶玻璃生料装入模具中，35Mpa压力下保持10min，干压成型后脱模，获得微晶玻璃生料坯体。

实施例4原位生成晶须的微晶玻璃的制作

将实施例3中微晶玻璃生料坯体在60~100℃环境中干燥60~120min，然后在650℃~850℃的环境中热处理1~2h后随炉冷却，即在得到原位生成晶须的微晶玻璃。