一种原位生成晶须的微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种原位生成晶须的微晶玻璃及其制备方法，其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。其中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；形核剂为MnO2、TiO2和ZrO2中的一种；金属粉为铝粉或铜粉。制备方法为：首先按照玻璃原料的组成配样，在1200℃~1500℃条件下烧制120~240分钟进行水淬得到微晶玻璃前驱体。然后将微晶玻璃前驱体、形核剂以及金属粉进行混合并球磨得到微晶玻璃生料，再将微晶玻璃生料装入模具中干压制备微晶玻璃生料坯体，在650℃~850℃条件下进行热处理得到原位生成晶须的微晶玻璃。该微晶玻璃中，晶须在玻璃基体中原位生成，制备工艺简单，微晶玻璃基体中晶须分散均匀，晶须与微晶玻璃基体结合良好，提高了微晶玻璃的力学性能。

In situ generation whisker glass ceramics and preparation method thereof

The invention discloses a method for preparing a glass ceramics in situ to produce whiskers and a preparation method thereof, wherein the chemical composition of the raw material of the glass ceramics is as follows: glass raw material: 60~90, nucleating agent: 1~10, metal powder: 5~20. The mass fraction of chemical composition of glass raw materials are: SiO2:30~60, Al2O3:20~50, B2O3:1~10, K2O:1~10, Na2O:1~10; nucleating agent is MnO2, TiO2 and ZrO2 in aluminum or copper metal powder. The preparation method comprises the following steps: firstly, according to the composition and distribution of glass raw materials, the 120~240 glass is prepared by water quenching for 1200 minutes under the condition of ~1500 DEG C to obtain the glass ceramic precursor. Then the glass ceramics precursor, nucleating agent and metal powder are mixed and milled by microcrystalline glass raw material, then the dry pressed glass ceramics raw blank glass ceramics raw material into the mold, heat treatment at 650 DEG ~850 DEG under the condition of micro crystal glass in situ whisker. The glass ceramics, in situ whisker in the glass matrix generation, simple preparation process, microcrystalline glass matrix whisker dispersed, with whiskers and glass-ceramic matrix, improve the mechanical properties of glass ceramics.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术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。本专利技术的技术方案为：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：1~10Na2O：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。本专利技术的有益效果本专利技术的结果表明，利用本专利技术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是本专利技术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。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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。2.根据权利要求1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分数为：SiO2：30~60，Al2O3：20~50，B2O3：1~10，K2O：1~10Na2O：1~10。3.根据权利要求1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。4.根据权利要求1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。5.一种制备权利要求1~4所述原位生成晶须的微晶玻璃的方法，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：李友芬，李刚，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11