1 北京大学深圳研究生院新材料学院, 深圳 518055
2 深圳市东丽华科技有限公司, 深圳 518109
采用常规熔融退火和两步结晶法制备了具有不同ZrO2含量的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)体系的高结晶度透明微晶玻璃。研究了LAS微晶玻璃的结晶动力学、相演变、微观结构和透光性能。结果表明, ZrO2含量增加到一定量时, 玻璃的析晶方式由一维生长逐渐变为二维生长, 其析晶放热峰Tp值逐渐升高, 而析晶活化能逐渐降低。通过控制热处理升温速率可实现玻璃中硅酸锂(Li2SiO3)、透锂长石(LiAlSi4O10)和二硅酸锂(Li2Si2O5)晶体的析出, 并且发现晶体由硅酸锂(Li2SiO3)向二硅酸锂(Li2Si2O5)转变时, 玻璃的透过率会增大。此外, SEM测试结果显示, 随着热处理升温速率的减小, 玻璃析出的晶体尺寸逐渐变大, 晶体形貌主要为球形晶体。
透明微晶玻璃 盖板玻璃 晶相转变 光学性能 析晶行为 transparent glass ceramics cover glass crystal transformation optical characteristic crystallization behavior
1 东华大学纤维材料改性国家重点实验室, 上海 201620
2 东华大学先进玻璃制造技术教育部工程研究中心, 上海 201620
3 洛阳迈乐耐火材料有限公司, 洛阳 471000
硅砖属于酸性耐火材料, 具有高荷重软化温度和抗酸性渣侵蚀能力, 但抗碱侵蚀能力很差, 因此研究不同硅砖的抗碱侵蚀能力对硅质耐火材料的应用有重要意义。本文选用了四种硅砖(JG-95#硅砖、BG-96A#硅砖、ZES-99#硅砖和DES-99#硅砖), 采用化学分析、显微结构分析、X射线粉末衍射分析和显气孔体密度分析等方法对比分析了四种不同硅砖晶相组成和晶相转变对抗碱侵蚀能力的影响, 结果表明, ZES-99#硅砖和DES-99#硅砖的抗碱侵蚀能力明显优于JG-95#硅砖和BG-96A#硅砖, 即二氧化硅含量较高的硅砖抗碱侵蚀能力更强, 并且以方石英、鳞石英和熔融石英为主晶相的硅质耐火材料都具有良好的抗碱侵蚀能力。
硅质耐火材料 抗碱侵蚀性能 晶相组成 晶相转变 显微结构 silica refractory alkali corrosion resistance crystal phase composition crystalline phase transition microscopic structure
1 陕西科技大学材料科学与工程学院，西安 710021
2 大禾陶瓷原料有限公司，四川 威远 642450
根据MgO-A12O3-SiO2三元系统相图，利用三角型规则设计出22种组成，并用熔融烧结法合成堇青石。采用差热分析、X射线衍射分析及扫描电子显微镜研究了堇青石微晶玻璃的析晶和晶相转变过程，并对其显气孔率以及热膨胀性能进行测试。结果表明：随着组成变化，差热曲线出现2种类型的晶化放热峰。在理论组成附近，为双晶化放热峰，析出MgAl2Si3O10和α-堇青石晶相，且理论组成下的堇青石热膨胀系数最低，为1.27×10-6 /℃；而当组成中MgO的含量增加到16.6%以上时，晶化放热峰为单峰，单峰下析出α-堇青石晶相，此时堇青石样品显气孔率显著降低，最低为0.32%。
堇青石 微晶玻璃 组成 晶相转变 cordierite glass-ceramics composition crystal phase transition
1 长春理工大学化学与环境工程学院, 吉林 长春 130022
2 包头出入境检验检疫局, 内蒙古 包头 014010
3 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
以氟化钠和稀土硝酸盐为原料, 柠檬酸钠为表面活性剂, 采用水热法制备出微米级NaYF4∶Yb3+, Er3+上转换发光材料。 通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱仪对所制备样品的晶相、 形貌和发光特性进行了研究。 结果表明, 通过调节NaF/RE3+的比例(5, 6, 7, 8, 9, 11), 实现了样品从立方相到六方相的转变, 样品的立方相和六方相的X射线衍射峰分别与标准卡片PDF#77-2042和PDF#16-0334完全匹配。 由扫描电镜图可以看出, 样品的结晶度高, 分散性好, 形貌从棒状转变为六边形片状。 样品的上转换荧光光谱显示, 随着NaF/RE3+的比例增大, 样品的红绿光发射峰均增强, 样品的520和539 nm处的绿光发射峰对应的是Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的能级跃迁, 而653 nm处的红光发射峰对应的是Er3+的4F9/2→4I15/2的能级跃迁。 由样品的色度坐标图得出, 调节NaF/RE3+的比例还可以实现样品的光色可调, 随着NaF/RE3+的比例增大, 样品的整体发光光色实现了从黄光区到近红光区的移动。 由上述结果可以得出, 通过相对简单的实验方法, 温和的实验条件和相对低廉的材料成本, 仅通过改变原材料中单一组分(NaF)物质的量, 就达到了样品NaYF4∶Yb3+, Er3+晶相、 形貌转变以及发光光色移动的良好控制。 荧光材料的晶相和形貌对其上转换发光的影响在光子器件和生物分析的研究中具有重要的潜在应用。
上转换发光材料 柠檬酸钠 水热法 微米级 晶相转变 Upconversion luminescent material Sodium citrate Hydrothermal method Micron grade Phase transition 光谱学与光谱分析
2015, 35(12): 3300
水滑石(LDH)具有阻燃、消烟、填充和热稳定性等功能, 是无机阻燃剂的新品种, 以尿素为沉淀剂制备Mg/Al摩尔比为4的镁铝水滑石(MgAl-LDH)阻燃剂。通过X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和热重-差示扫描量热法(TG-DSC)等表征手段, 以及结合去卷积及曲线拟合分析, 研究了MgAl-LDH阻燃剂的热分解行为, 探求其热相变规律, 特别是热解相变过程中层板羟基(—OH)的存在形式和层间碳酸根(CO2-3)的配位变化, 并从热力学角度对其热分解过程进行了分析讨论。XRD表征发现, 随着温度的升高, LDH阻燃剂主体层板结构发生晶相转变, 500 ℃时层间CO2-3基本脱除生成镁铝双金属混合氧化物(Mg—Al—O), 600 ℃有杂相MgAl2O4尖晶石晶相生成。基于FT-IR和TG-DSC表征和曲线拟合分析, 发现LDH阻燃剂主体层板—OH存在［Al—OH—Al］, ［Al—OH—Mg］和［Mg—OH—Mg］三种形式, 各结构单元中的—OH析出难易程度有所不同, ［Mg—OH—Mg］最难析出, ［Al—OH—Mg］次之, 而［Al—OH—Al］较易;层间CO2-3亦有三种配位方式, 即桥联配位、单齿配位和双齿配位。从热力学角度对MgAl-LDH阻燃剂的热力学性质进行了估算, 得到了Mg8Al2(OH)20CO3晶体的吉布斯自由能(ΔrGθT)随温度变化的明确表达式。当温度(T)高于228.65 ℃时, 吉布斯自由能(ΔrGθT)小于零, MgAl-LDH发生分解, 层板中—OH析出过程是自发进行的。该结果与TG-DSC实验结果接近, 表明热力学估算所得吉布斯自由能(ΔrGθT)与温度(T)的关系是可靠的。
水滑石 阻燃剂 热分解 配位方式 热力学 晶相转变 Hydrotalcite Flame-retardant Coordination modes Thermodynamics Crystal transition
