摘 要

微晶玻璃(Glass-ceramic)又名玻璃陶瓷，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料^[1]。微晶玻璃在结构和性能方面都与陶瓷、玻璃有所不同，其性质取决于晶相的矿物组成、玻璃相的化学组成以及它们的数量，因而集中了陶瓷和玻璃的特点，是一类特殊的材料。

本文着重研究熔融法钙镁铝硅微晶玻璃体系结构、组成、性能之间的关系。首先，设计钙镁铝硅微晶玻璃基本组成，研究组成及性能间的关系，制备出性能优良的钙镁铝硅系微晶玻璃。然后研究着色剂种类及着色剂不同配比对钙镁铝硅系微晶玻璃颜色的影响，制备出颜色稳定的米黄色微晶玻璃。

研究结果表明：对于钙镁铝硅系微晶玻璃，样品颜色随着色剂含量的增加而变深，且样品颜色因着色剂种类而异；B4号样品在颜色、光泽度、析晶程度、微观形貌等方面的结果最优。

本文特色：研究了熔融法钙镁铝硅微晶玻璃体系结构、组成、性能之间的关系，添加合适的晶核剂，得到最佳的钙镁铝硅体系组成。在确定钙镁铝硅体系组成的基础上，选用氧化铈、氧化铁为着色剂，通过合适的热处理制度，制备出米黄色钙镁铝硅微晶玻璃。

关键词：钙镁铝硅；微晶玻璃；米黄色；熔融法；着色剂

Abstract

Glass ceramics, is a kind of polycrystalline solid materials containing a large number of crystalline phase and glass phase prepared by controlling the crystallization of the basic glass with a particular form in the heating process. The structure and properties of ceramic glass are different with that of the ceramic and the glass , the nature is depended on the mineral composition of the crystalline phase and the chemical composition of the glassy phase as well as their number, and thus focused on the characteristics of ceramic and glass, is a kind of special material.

This paper mainly studies the relationship between structure、composition and performance of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics system prepared by melting method. Firstly, designing the basic composition of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics, studying the relationship between composition and performance, preparing the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics with excellent performance .Then, studying on the influence that the type and proportion of the colorant have on the color of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics, preparing beige glass ceramics which the color is stable.

The research results show that:for the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics, crystallization system for 730℃-940℃ the crystallization degree is high, and the quality of surface is good；for the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics, with the content of color agent increasing, the color of the sample deepen gradually；The samples of B4 group are best in color, gloss and other aspects.

The characteristic of the dissertation: studying the relationship between structure、composition and performance of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics system prepared by melting method, adding appropriate nucleating agent, to obtain 　　optimal composition of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics system. On the basis of the determination of composition of the calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics system, selecting CeO_2、Fe₂O₃ as colorant, through appropriate heat treatment system, preparing beige-tinted calcium magnesium aluminum silicon (CMAS) glass ceramics.

Key Words：magnesium aluminum silicon; glass ceramics; beige-tinted

目 录

第一章 绪论 1

1.1 微晶玻璃 1

1.2 微晶玻璃的性能 1

1.3 微晶玻璃的应用 2

1.4 微晶玻璃的成核理论 3

1.4.1 均匀成核 3

1.4.2 非均匀成核 3

1.4.3 晶体的生长速度 4

1.5 玻璃的析晶理论 4

1.6 米黄色微晶玻璃 4

1.7 玻璃的着色理论 5

1.8 微晶玻璃的制备方法 6

1.9 玻璃性能结构测试方法 7

1.10 本课题研究的目的意义及内容 8

1.10.1 研究目的及意义 8

1.10.2 研究内容 8

第二章 实验 9

2.1 实验总体思路 9

2.2 实验设备及试剂 9

2.2.1 实验设备 9

2.2.2 实验试剂及纯度 10

2.3 配方计算 10

2.4 玻璃性能结构测试 10

2.4.1 DSC测试 10

2.4.2 XRD测试 11

2.4.3 EPMA测试 11

第三章 米黄色微晶玻璃的制备及性能研究 12

3.1 米黄色微晶玻璃制备流程 12

3.2 A组实验 12

3.2.1 着色剂含量对颜色的影响 12

3.2.2 A组实验样品 13

3.3 B组实验 16

3.3.1 着色剂含量对颜色的影响 16

3.3.2 B组实验样品 17

3.4 样品性能分析 19

3.4.1 晶化温度分析 19

3.4.2 晶相分析 20

3.4.3 形貌分析 21

3.5 最优配方确定 23

第四章 结论 23

4.1 总结 23

4.2 展望 23

参考文献 24

致 谢 26

第一章 绪论

1.1 微晶玻璃

微晶玻璃（glass-ceramic）又被称为玻璃陶瓷，是由具有特定组成成分的基础玻璃，在加热过程中，控制其晶化而制得的一类含有大量微晶相及少量玻璃相的多晶固体材料^[1]。微晶玻璃所具备的特性有性能优异、制备工艺易于控制、原材料来源广和制造成本低廉等，是一种性能高、价位低、应用极为广泛的新型装饰材料。近年来，对于微晶玻璃的研究开发进行得如火如荼。还可以通过设计组成来使微晶玻璃具备特殊的光学、磁学、电学、热学和生物等功能，故而，微晶玻璃可用作各种结构材料、技术材料或其他特殊材料，并在各行各业都得到了广泛的应用。

早在上世纪七八十年代，国外研究微晶玻璃的水平就达到了高峰，1962年，前苏联就领先在世界上建成了压延微晶玻璃生产线，年产50万m^2[2]。而意大利的E. Bernardo，E. Bonomo，A. Dattoli等人研究了如何利用工业废玻璃来制备微晶玻璃 ^[3]；马来西亚的Johar Banjuraizah， Zainal Arifin Ahmad等人则对熔融温度对于2.8MgO·1.5Al₂O₃·5SiO₂系微晶玻璃的结晶和致密化效果的影响规律进行了大量的研究^[4]。但是我国直到20世纪80年代才开始深入研究微晶玻璃，高立欣、吴舜等人对4种色料对氟云母微晶玻璃微观结构和着色效果的影响规律进行了大量研究；朱春江等人则对高炉矿渣微晶玻璃的制备进行了研究。但跟国外先进的研究水平相比，我国生产微晶玻璃的技术与工艺则相对落后，对于微晶玻璃生产工艺设计及生产过程的控制仍没有公认的规范，生产控制基本都是凭经验，检测手段亦不完善，生产设备的专业化程度也不高，已编制并执行的微晶玻璃板材行业标准仍未与国际接轨。在生产加工过程中出现气泡、炸裂、翘板、四角出现皱纹以及厚薄不均、板面平整度不够高等难题在一些厂家仍未得到妥善的解决，不同厂家的产品合格率也相差甚远^[5]。