CaO/La2O3对Li2O-Al2O3-SiO2玻璃陶瓷结晶行为和性能的影响

《Coatings》：Effect of CaO/La2O3 on Crystallization Behavior and Properties of Li2O-Al2O3-SiO2 Glass Ceramics

　　

摘要

组成设计对于高性能透明LAS玻璃陶瓷至关重要。本研究探讨了在固定掺杂剂含量条件下，热处理温度和CaO/La₂O₃比例对LAS玻璃陶瓷的结晶行为、网络结构、微观结构及综合性能的影响。通过熔融淬火制备了不同CaO/La₂O₃比例的基玻璃，并在700~900°C下进行了两步成核-结晶处理。XRD和FTIR分析表明，β-石英固溶体最初在700°C时析出，随后在750~800°C时形成锂云母（petalite）和Li₂Si₂O₅，而在850°C时出现β-透长石（β-spodumene）和 wollastonite。温度的升高促进了结晶、晶粒生长和致密化，但过高的加热会导致晶粒粗化及性能轻微下降。增加La₂O₃含量可以细化晶粒，提高密度、硬度和可见光透射率；相反，较高的CaO含量会加速网络解聚、离子迁移及wollastonite的析出。C4L6成分表现出最佳的整体性能，在800°C时弯曲强度约为160 MPa，且在300°C以下的热膨胀系数最低，为3.64 × 10^?6 K^?1，显示出结晶、微观结构优化和相组成之间的最佳平衡。