复合晶核剂对混合玻璃体系制备微晶玻璃的影响

王语 何方

摘 要：为了在低温下制备出微晶玻璃陶瓷结合剂，以适用于超硬磨具的制备，本实验以两种玻璃料的混合体系作为研究对象，以ZrO2和P2O5作为晶核剂，探究了晶核剂的复合添加量、不同复合比例对混合玻璃体系析晶性能与力学性能的影响。同时，对烧结样品进行X射线衍射分析、抗弯强度测试和扫描电镜分析。结果表明，在ZrO2+P2O5的质量分数为4.5%的情况下，且ZrO2与P2O5的质量比为2∶1时，烧结样品中析出的晶体数量最多，此时抗弯强度出现了最大值，为74.95 MPa。

关键词：微晶玻璃;复合晶核剂;分相体系;玻璃析晶

中图分类号：TQ171.733文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）08-0126-03

Effect of Compound Nucleating Agent on Preparation of

Glass-Ceramics by Mixed Glass System

WANG Yu HE Fang

（School of Materials Science and Engineering， Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

Abstract： In this experiment， the mixed system of two kinds of glass materials was used as the research object， and ZrO2 and P2O5 were used as nucleating agents in order to prepare glass-ceramic binder at low temperature to suit for super hard grinding tools. The effects of adding amount of nucleating agent and different composite proportion on the crystallization and mechanical properties of the mixed glass system were investigated. The sintered samples were analyzed by X-ray diffraction， flexural strength and scanning electron microscopy. The results show that when the mass fraction of ZrO2 + P2O5 is 4.5%， and the mass ratio of ZrO2 to P2O5 is 2 ∶ 1， the amount of precipitated crystals in the sintered samples is the most， and the bending strength reaches the maximum value of 74.95 MPa.

Keywords： glass-ceramics;compound nucleating agent;phase separation system;glass crystallization

用于制备超硬磨具的陶瓷结合剂包括陶瓷、玻璃和微晶玻璃三种。其中，陶瓷的晶化温度和烧结温度较高，超过800 ℃就再不适合用于制备金刚石磨具;玻璃的烧结温度较低，可以用来制备超硬材料磨具，但是玻璃结合剂较低的强度也限制了其在超硬磨具方面的应用[1];作为陶瓷和玻璃的结合体，微晶玻璃具有母体玻璃的低熔点，同时微晶体的存在增强了微晶玻璃的强度，并使其具有更高的断裂韧性[2-3]，微晶玻璃能够很好地满足超硬磨具对结合剂的各项性能要求。

随着对微晶玻璃性能要求的提高，新的制备工艺不断涌现，但都是根据熔融法、烧结法、溶胶-凝胶法这三种基础制备方法进行延伸的结果。制备微晶玻璃的过程中，析晶机理大致相同：通过控制玻璃成分，影响玻璃结构，烧结过程中均匀液相发生相分离，即玻璃分相。……