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无碱硼铝硅酸盐玻璃具有优良的热稳定性、化学稳定性、机械性能和介电性能等,是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)最理想的基板材料。目前无碱硼铝硅酸盐玻璃存在熔化温度极高、高温粘度大、成形困难等问题。本文以无碱硼铝硅酸盐体系为基础,利用傅立叶变换红外光谱仪、热膨胀仪和高温旋转粘度仪等测试手段,分别研究了碱土氧化物(RO)、氧化铝、氧化硼三种主要组成对基板玻璃工艺的影响规律,寻求适合浮法生产的无碱硼铝硅酸盐玻璃的组成。研究表明: 以组成为xRO-8B2O3-11Al2O3-(81-x)SiO2(x=10~20mol%)的玻璃为研究对象,当用10~20mol%的RO取代SiO2时,选用VFT、AG、AM、Mauro-Yue方程这四个粘温模型对玻璃转变点至熔化温度的粘度-温度曲线进行拟合,得出Mauro-Yue方程拟合误差最小。拟合结果表明随着RO含量的增加,玻璃的熔化温度由1717℃降低到1554℃,玻璃的料性逐渐变短,这有利于快速成形。同时,热膨胀系数α(25-300℃)由27.8×10-7/K增加到42.3×10-7/K,应变点Tst由683?C降低到633℃,1600℃电阻率由72.0降低到21.1Ω·cm,玻璃熔体的导电性提高。 固定RO总含量为16mol%,当玻璃中只含有一种RO时,碱土金属氧化物对高温粘度,高温电阻率以及热膨胀系数影响大小顺序为SrO>CaO>MgO;当玻璃中含有两种RO时,半径大小不同的碱土离子形成离子堆积,产生的混合碱土效应,使得玻璃网络结构更加紧密,导致粘度增加,热膨胀系数降低,电阻率增加以及化学稳定性增强,热膨胀系数在CaO/SrO=1:1时存在极小值;高温粘度分别在MgO/CaO=1∶3、MgO/SrO=1∶3、CaO/SrO=1∶3时达到极大值;高温电阻率在MgO/CaO=1∶3、MgO/SrO=1∶3时达到极大值,同时化学稳定性在MgO/SrO=1∶3时达到极佳;当离子半径相差越大时,混合碱土效应越明显。 在组成为yRO-8B2O3-(27-y)Al2O3-65SiO2(y=13.5~19.5mol%)体系玻璃中,当RO取代Al2O3的含量由13.5mol%增加到15.5mol%时,[AlO4]含量降低,网络连接程度减弱,玻璃样品的热膨胀系数由23.0×10-7/K增加到36.2×10-7/K,RO由15.5mol%增加到19.5mol%时,Q4降低Q3增加,硅氧骨架结构逐渐解聚,但[BO3]转化为[BO4]的比例由5.9%增加到16.4%,起到了良好的补网作用,使热膨胀系数在36~38×10-7/K之间变化。当用13.5~19.5mol%的RO取代Al2O3时,1600℃电阻率从52.3降低到28.9?·cm,玻璃应变点Tst由685?C降低到630?C;Arrhenius方程和Mauro-Yue方程拟合结果表明熔化温度由1631℃降低到1546℃,玻璃料性缩短,脆性动力学参数m从22.58逐渐增加到23.98。