【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于先进材料领域，尤其涉及一种高强度微晶玻璃及其制备方法和应用。
技术介绍
1、微晶玻璃，又名玻璃陶瓷，是一种通过高温熔融、成型和热处理工艺精制而成的复合材料，其结构中晶相与玻璃相得益彰。这种材料以其出色的机械强度、可调节的热膨胀系数、出色的耐热冲击性、耐腐蚀性能以及低介电损耗等特性而备受推崇。得益于这些卓越的性能，微晶玻璃在多个行业中发挥着关键作用，包括机械制造、光学仪器、电子与微电子技术、航天航空、化学工业、生物医药以及建筑行业等。
2、在这些应用领域中，微晶玻璃的强度尤为关键。强度越高，意味着材料能够承受更大的负荷和压力，从而在建筑、汽车制造、航空航天等关键行业中得到广泛应用。高强微晶玻璃不仅提升了耐磨和耐腐蚀的能力，延长了材料的使用寿命，而且在化学实验室、海洋工程等特殊环境中，高强度的特性还能够保证器件的长期稳定性。
3、此外，高强度的微晶玻璃在建筑行业中的应用尤为重要，它常用作幕墙、天花板等装饰元素。如果材料强度不足，可能会导致结构脱落或破碎，进而引发安全事故。因此，在微晶玻璃的生产过程中，确保其具备足够的强度是一个不可忽视的关键指标。尽管如此，目前市面上的微晶玻璃在力学强度方面仍存在一定的局限性，这在一定程度上限制了其应用范围，并制约了微晶玻璃产业的进一步发展。针对这一问题，未来的研究和开发工作需要着重提升微晶玻璃的强度，以满足更广泛的工业需求，推动该材料在各个领域的深入应用。
4、专利cn 108017284 a公开了一种高强度微晶玻璃及其制备方法，该微晶玻璃的原料按质
技术实现思路
1、针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种高强度微晶玻璃及其制备方法和应用从而克服现有产品在强度方面的不足。传统的高强度微晶玻璃在抗压强度方面通常不超过500mpa，而在抗折强度上也表现平平。相比之下，本专利技术的微晶玻璃在保持了材料的优异综合性能的同时，显著提升了其强度指标，从而拓宽了应用范围并提高了安全性和可靠性。这一突破不仅响应了工业领域对于高性能材料的迫切需求，也为微晶玻璃技术的进一步发展和创新奠定了坚实的基础。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种高强度微晶玻璃，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~10wt% k2o、6~12wt% mgo、2~8wt% li2o、2~12wt% b2o3、2~5wt% tio2、5~10wt% cao、5~10wt% na2o、40~60wt% sio2、5~15wt% caf2和2~10wt% al2o3；高强度微晶玻璃的主晶相为ca2si2o7f2，次晶相为ca2sio4。
4、优选的，高强度微晶玻璃，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~7wt% k2o、6~10wt% mgo、2~3wt% lio、4~5wt% b2o3、2~5wt% tio2、5~10wt% cao、5~8wt% na2o、45~55wt%sio2、5~15wt% caf2和3~5wt% al2o3。
5、上述高强度微晶玻璃的制备方法，包括如下步骤：
6、（1）按照组分配比称量各原料，将各原料混合均匀后，在1350~1550℃下进行熔融，得到玻璃液；熔融温度根据原料特性调整，确保原料充分熔融和混合。
7、（2）玻璃液在450~500℃下进行退火处理后，得到透明玻璃。退火期间形成所需尺寸和形状的玻璃材料，退火能消除内部应力。
8、（3）透明玻璃先在520~630℃下保温核化2~4h，然后再在720~860℃下保温晶化1~3h，即得到高强度微晶玻璃。
9、优选的，步骤（1）中，将各原料混合均匀的方式为：按照原料：研磨介质：无水乙醇=1：2：1的质量比，将原料，研磨介质和无水乙醇装入混合罐中球磨混合8~12h后，在60~80℃下干燥8~12h即可，研磨介质为直径1~50mm的氧化锆球。
10、优选的，步骤（1）中，熔融的时间为1~4h。
11、优选的，步骤（2）中，退火处理的时间为8~12h。
12、优选的，步骤（3）中，透明玻璃先在550~600℃下保温核化2~4h，然后再在750~850℃下保温晶化1~2h。
13、上述方案中，所述k2o、mgo、li2o、b2o3、tio2、cao、na2o、sio2、caf2和al2o3分别由碳酸钾、轻质氧化镁、碳酸锂、硼酸、二氧化钛、碳酸钙、无水碳酸钠、二氧化硅、氟化钙和氧化铝引入。
14、本专利技术各组分的作用分析如下：
15、k2o：作为助熔剂，可显著降低玻璃液的粘度，促进熔化和成型。它还有助于减少玻璃结晶，增强均匀性和稳定性。
16、mgo：可以提升化学稳定性，抵抗化学腐蚀，增强热稳定性，减少温度变化引起的形变，并增强机械强度。同时，它也降低结晶倾向，维持玻璃的均一性和透明度。
17、li2o：作为助熔剂，能够降低熔化温度，减少能耗，提高化学稳定性和机械强度。它降低粘度，改善流动性，减少结晶倾向，保持非晶态。
18、b2o3：作为助熔剂，能够降低熔化温度，增加流动性，便于加工和成型。它提高热稳定性，减少形变，增强化学稳定性，增加硬度，并降低热膨胀系数。
19、tio2：作为晶核剂，通过形成八面体结构增强网络，提高化学稳定性，减少离子浸出。它可能提升玻璃化转变温度，促进特定晶体相形成，如钙钛矿结构，提高机械强度和硬度，并调节晶化行为。
20、cao：作为助熔剂降低熔化温度，促进熔化。它提高化学稳定性，增强机械强度和硬度，并调节粘度和流动性。
21、na2o：作为强效助熔剂，显著降低熔化温度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种高强度微晶玻璃，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~10wt% K2O、6~12wt% MgO、2~8wt% Li2O、2~12wt% B2O3、2~5wt% TiO2、5~10wt% CaO、5~10wt%Na2O、40~60wt% SiO2、5~15wt% CaF2和2~10wt% Al2O3；所述高强度微晶玻璃的主晶相为Ca2Si2O7F2，次晶相为Ca2SiO4。
2. 根据权利要求1所述高强度微晶玻璃，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~7wt% K2O、6~10wt% MgO、2~3wt% Li2O、4~5wt% B2O3、2~5wt% TiO2、5~10wt%CaO、5~8wt% Na2O、45~55wt% SiO2、5~15wt% CaF2和3~5wt% Al2O3。
3.权利要求1~2任一项所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述将各原料混合均匀的方式为：按照原料、研磨介质和无水乙醇=1：2：1
5.根据权利要求4所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述研磨介质为直径1~50mm的氧化锆球。
6.根据权利要求3所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述熔融的时间为1~4h。
7.根据权利要求6所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述退火处理的时间为8~12h。
8.根据权利要求3所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述透明玻璃先在550~600℃下保温核化2~4h，然后再在750~850℃下保温晶化1~2h。
9.权利要求1~2任一项所述高强度微晶玻璃在电子与微电子、建筑、汽车制造、海洋工程和航天航空领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1. 一种高强度微晶玻璃，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~10wt% k2o、6~12wt% mgo、2~8wt% li2o、2~12wt% b2o3、2~5wt% tio2、5~10wt% cao、5~10wt%na2o、40~60wt% sio2、5~15wt% caf2和2~10wt% al2o3；所述高强度微晶玻璃的主晶相为ca2si2o7f2，次晶相为ca2sio4。
2. 根据权利要求1所述高强度微晶玻璃，其特征在于，由包括如下质量百分比的组分制备得到：5~7wt% k2o、6~10wt% mgo、2~3wt% li2o、4~5wt% b2o3、2~5wt% tio2、5~10wt%cao、5~8wt% na2o、45~55wt% sio2、5~15wt% caf2和3~5wt% al2o3。
3.权利要求1~2任一项所述高强度微晶玻璃的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩建军，张正义，王静，李路瑶，金良茂，田晓坤，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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