低膨胀透明微晶玻璃

晶牛微晶集团股份有限公司。2100433B

王长林、刘卫军等。

这种玻璃成分中包含60%的二氧化硅、5%的三氧化二硼、15%三氧化二铝及微量其他氧化物。其具有比碱石灰白冕玻璃更好的温度特性和光学特性，热膨胀系数约为5e-7，仅为白冕玻璃的一半左右 。2100433B

只有SiO₂的石英玻璃是最具代表性的低膨胀材料。它是在较易制造的物品中膨胀系数最小的材料,其室温附近膨胀系数约为5×10^-7K^-1,在低温下将更小,约在-80℃时膨胀系数为零,温度更低时成为负的膨胀。石英玻璃的转变温度高达1100℃,高温下不产生教化变形。SiO₂玻璃的密度为2.2×10³kg·m^-3,比其他玻璃小(如钠钙硅玻璃为2.5×10³kg^.m^-3),玻璃构造中空隙较多。在这种SiO²中加入其他成分,例如碱金属氧化物,将有许多氧离子配位修饰离子填充于玻璃枃造的空隙中,且产生非桥氧,形成弱弱的离子结合,使膨胀系数增大。

SiO₂中加人TiO₂的TiO₂-SiO₂系玻璃的膨胀系数更小,室温下当TiO₂含量约为8%时,膨胀系数达到零。继续加大TiO₂含量就成为负的膨胀系数。低温下该系组成玻璃都为负的膨胀系数。

只含这种SiO₂为主成分网络形成成分的低膨胀玻璃密度小,结构中空隙较多,可透过氩气和氢气,而且这种玻璃主要以共价键结合,结合能非常大。因而制造较困难,需在2000℃高温下熔融,熔液黏度又非常大,不易成形。这种玻璃也可采用化学气相蒸法的一种气炼热分解法制造。

含许多氧化铜的Cu₂O-Al₂O₃-SiO₂系玻璃的热膨胀系数,与所谓的派菜克斯玻璃相比更小,接近石英玻璃。该系统玻璃可在1500℃温度下熔融,是低温熔融、低膨胀玻璃的实例。其低膨胀的原因与石英玻璃不同,熔融状态下熔液因含Cu₂O,熔点较低,黏度也低,但在冷却时分离出接近SiO₂-Al₂O₃的基础相和含Cu₂O较多的分散相两相。分散相支配着整体的热膨胀性。这样可大致说明低熔融和低膨胀的原因,但还未确定。玻璃中的铜约有70%为1价阳离子Cu ,残存的以2价阳离子Cu² 存在。Cu² 与一般的2价阳离子有相同的行动,而Cu² 与其他1价阳离子的行动完全不同。含较多氧化铜玻璃的低膨胀性已确定是由Cu 的异常行动造成,Cu 在玻璃中的扩散速度很大,空气中氧化成Cu² ,使化学耐久性变差,外观上因含较多氧化铜呈黑色不透明。