K2O-Al2O3-SiO2系微晶玻璃析晶及性能研究

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K2O-Al2O3-SiO2(KAS)系统微晶玻璃是一种有广泛应用前景的新型陶瓷材料。其中以白榴石为主晶相的微晶玻璃具有高热膨胀系数、良好的力学性能以及优异的光学性能,是牙科材料重要的组成部分。本文以制备牙科修复中金属烤瓷附熔技术用白榴石微晶玻璃为研究目标,采用烧结法制备与钴铬合金基体相匹配的白榴石微晶玻璃。主要探讨了 K2O与Al2O3含量玻璃粉体粒度及热处理制度对玻璃析晶能力、微晶玻璃的晶相组成、微观形貌及力学性能和化学稳定性的影响。论文的主要工作及结果如下:1.随着K2O含量的增加,玻璃晶化温度逐渐降低,析晶活化能先降低后升高。当K2O含量为20.58%时,玻璃的析晶活化能最小,析晶效果最好。K2O对微晶玻璃的晶相组成有一定影响,当K2O含量为15.58%时,微晶玻璃的晶相为白榴石和钾长石,随着K2O含量的增加,钾长石消失,晶相为单一的白榴石。K2O含量为20.58%时,微晶玻璃的综合性能较好。2.Al2O3对玻璃的析晶起抑制作用,随着Al2O3含量增加,玻璃的析晶温度逐渐升高,析晶活化能也随之增大。Al2O3对微晶玻璃的显微结构有明显影响,随着Al2O3含量的增加,微晶玻璃中晶相的含量减少,晶粒尺寸变大。3.研究了玻璃粉体的粒度对玻璃析晶以及微晶玻璃微观形貌及性能的影响。结果表明,玻璃粉体的细化有利于析晶,玻璃粉体平均粒径从38.09μm减小到1.80μm时,微晶玻璃的析晶温度从913.9 ℃降低至869.9 ℃。析晶活化能从320.5kJ/mol减小至234.7kJ/mol。微晶玻璃的析出晶相均为白榴石,玻璃粉体平均粒径(D50)为6.30μm时,微晶玻璃的微观结构较为均匀,密度为2.45 g·cm-3,抗弯强度为74.93 MPa,热膨胀系数为14.32×10-6K-1。4.晶化热处理制度对微晶玻璃的微观形貌及性能有重要影响。最佳的热处理制度为:晶化温度900℃,保温10 min。制得的微晶玻璃综合性能最优,热膨胀系数为14.17×10-6K-1,强度为87MPa,化学稳定性也符合ISO标准要求。
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