鋰鋁硅系透明微晶玻璃的制備及其光學(xué)性能研究.pdf

1、Li2O-Al2O3-SiO2（LAS）透明微晶玻璃具有低熱膨脹系數(shù)、高可見光透過率以及較高強度等優(yōu)異性能，廣泛應(yīng)用于電子封裝、防火門窗、光學(xué)器件及雷達天線外罩等領(lǐng)域。本文利用熔融-晶化法制備LAS透明微晶玻璃，系統(tǒng)研究玻璃組分、成型工藝及熱處理工藝對微晶玻璃結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能的影響規(guī)律，以及過渡金屬離子和稀土離子摻雜LAS微晶玻璃的透光性和熒光特性。
　　ANSYS有限元分析表明，玻璃在熔制過程中形成溫度梯度場，坩堝壁附近的溫度較高

2、，中間溫度較低，恒溫階段坩堝內(nèi)出現(xiàn)有利于玻璃液均勻和澄清的傳質(zhì)對流；成型過程中，厚度大的玻璃表層溫度較低，但內(nèi)部溫度大部分高于形核溫度（>700℃），容易出現(xiàn)析晶。熔體冷卻速率低的厚玻璃內(nèi)部有初始晶核析出，并在熱處理階段異常生長，導(dǎo)致玻璃內(nèi)部失去透光性。熱穩(wěn)定性研究表明，β-石英固溶體LAS微晶玻璃在900℃以內(nèi)能夠長時間穩(wěn)定存在，超過此溫度開始轉(zhuǎn)變成不透明的β-鋰輝石固溶體。
　　MgF2具有助熔和形核雙重作用，在以ZrO2/T

3、iO2作為晶核劑的LAS玻璃中添加一定量的MgF2，隨其含量增大，晶化溫度明顯降低，晶粒尺寸先減小后增大；玻璃析晶活化能呈增大趨勢，晶化指數(shù)先增大后減小。MgF2含量低于0.5wt％時玻璃可以通過分相促進形核，起到細化晶粒作用；含量較高時，微晶玻璃的熱穩(wěn)定性降低，容易導(dǎo)致晶粒異常長大而失透。
　　稀土和過渡金屬離子摻雜的LAS微晶玻璃結(jié)構(gòu)分析表明，Ce4+、Nd3+離子的釘扎作用有助于增強微晶玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，抑制β-石英固溶體向

4、β-鋰輝石固溶體的轉(zhuǎn)變，且都有細化晶粒效果，但降低了原始玻璃和微晶玻璃的可見光透過率。熱處理前后離子價態(tài)的變化以及離子共摻雜的二次顯色和補色效應(yīng)使得LAS微晶玻璃顏色呈現(xiàn)出多樣化，這為微晶玻璃的可控著色提供了可能。
　　稀土離子摻雜的LAS微晶玻璃熒光光譜分析表明，Sm3+和Ce4+共摻雜時Ce3+離子可以有效地將激發(fā)能量傳遞給Sm3+離子，從而提高Sm3+離子的發(fā)光效率。隨著Ce3+離子濃度增加，Ce3+與Sm3+離子相互作用減