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低膨脹康寧微晶玻璃精密加工(ULE7973航天器件)

發布時間:2020/8/28

低膨脹康寧微晶玻璃精密加工(ULE7973航天器件)

變色龍精密玻璃有限公司是一家占地面積3500m2,60多名員工專業從事微晶玻璃精密深加工的工廠實體。勇于創新,敢于挑戰玻璃加工的極限,滿足客戶所需所想! 業務有兩大類,一類是公司的核心業務,根據客戶來圖、來料加工或定制精密玻璃。工欲善其事,必先利其器。

低膨脹微晶玻璃的制造工藝及生產流程大體上分為以下三種:①將配合料熔化后,使用普通玻璃成 形的壓制成形機或輥壓成形機等使其成形為所需要的形狀,再經熱處理而制得微晶玻璃;②將熔 化好的玻璃澆注成所需的形狀,再經熱處理制得微晶玻璃;③先將熔化好的玻璃液水淬,然后篩 分成具有一定粒級的碎粒,干燥后堆積在棚板匣缽內進行燒結,晶化成大塊透明微晶玻璃。

低膨脹微晶玻璃

上述三種方法都要經過熱處理才能得到微晶玻璃。通常,熱處理是將母體玻璃在一定溫度下 保溫,使之形成大量晶核。然后,通過升溫使晶核充分生長而成微晶體。

(1)低膨脹康寧微晶玻璃的結晶機理眾所周知,玻璃是一種過冷液體。而處于過冷狀態的液體或熔 體,由于熱運動會引起組成和結構上的種種起伏。起伏形成后,部分粒子從高的自由焓轉變為低 的自由焓而形成新相,造成系統體積自由焓AGV的減少(在液相溫度以下,AGV為負值)。同時, 新生相和液相之間形成新的界面需要做功,造成系統界面自由焓AGS的增加(AGS始終為正值), 因此對整個系統而言,自由焓的變化應為這兩項的代數和AQ = AGv + AGs。當起伏較小時,形 成的新相微粒小,界面面積對體積的比例大,由于界面自由焓AG5占主導地位,使系統總的自 由焓增加,新生相的飽和蒸氣壓和溶解度都較大,因此,新相一經形成就會通過蒸發或溶解而消 失于母相,這種因熱起伏而形成的比較小且不能長大的新相被稱為核胚。隨起伏的增大,界面對 體積的比例減小,系統總的自由焓降低。當起伏達一定大小(臨界值)時,系統自由焓由正值變 為負值,這種起伏將導致穩定新相——晶核的形成。因此要使液體變成晶體,首先必須產生晶 核,然后使晶核進一步長大。故析晶分兩步完成:第一步形成穩定的晶核(核化),第二步晶核 成長為晶體(晶化)。

玻璃中發生晶化的相變過程是在高黏度玻璃介質中進行的,不完全符合低黏度液態中的析晶 規律,但其析晶速度與液態相同,也是先隨溫度升高而增大,到最大值后又隨溫度升高而降低。 一般在有成核劑存在的析晶過程中,成核速率較快,故以晶體長大速度來控制整個析晶進程,如 果成形好的玻璃迅速越過晶核生成最大速率溫度區,而在晶體長大速度最大溫度區保溫時間較 長,則因形成的晶核有限而得到晶粒少但粒徑大的微晶(幾微米)。反之,如果在晶核生成速率 大而晶體生長速率較小的溫度區進行熱處理,則有利于形成細小均勻的微晶(O.l^m左右)。

此,有控制的析晶是制造微晶玻璃的基礎,而成核與晶體長大又是實現析晶控制的關鍵。這種控 制可使玻璃形成具有一定數量和大小的晶相,以賦予微晶玻璃所需的種種特性。

一般來說,有晶核劑(如Ti〇2、Zr02、P205或Pt等)的玻璃產生非均勻成核,微晶玻璃結 晶過程中的核化與晶化多數屬于非均相核化與非均相晶化的類型。其基本原理是:加入玻璃配合 料中的成核劑,在玻璃熔制過程中,均勻地溶解于玻璃熔融體中。當玻璃處于析晶溫度區間時, 成核劑能降低玻璃晶核生成所需要的能量,核化就可以在較低的溫度下進行。這種類型晶化的特 點是核化與晶化在整個玻璃體中均勻地進行,新晶相在成核劑上長大成為細小的晶體。值得注意 的是,玻璃在高黏度狀態時,由晶核劑誘導而發生的析晶過程和熔體在高溫平衡下的析晶情況是 不同的,所以析出的晶相不一定是該系統在相應相圖上的初晶相,而主要決定于玻璃內原子在空 間的幾何排列,即首先析出和玻璃結構中近程有序部分排列相似的晶體。

(2)微晶玻璃的熱處理工藝熱處理是使微晶玻璃產生預定結晶相和玻璃相的關鍵工序。組 成確定后,微晶玻璃的結構與性能主要取決于熱處理溫度制度。在熱處理過程中,玻璃中可能產 生分相、晶核形成、晶體生長及二次結晶形成等現象。對于不同種類的微晶玻璃,上述各過程進 行的方式也不同。一般可把熱處理過程分為兩個階級:第一階段是玻璃結構的微調及晶核形成; 第二階段為晶體生長。

微晶玻璃的成核與晶體生長通常是在轉變溫度Tg以上、主晶相熔點以下進行的。一般在相 當于101()〜10nPa • s黏度的溫度下保持一定時間來進行核化處理,使母體玻璃中形成一定數量 且分布均勻的晶核。對于一些極容易析晶的玻璃(如熔體黏度較小、堿金屬氧化物含量較多的體 系),也可以省去核化階級而將其直接加熱到晶體生長溫度,因為這些玻璃在升溫過程中就可以 完成核化,產生大量晶核。通常,晶體長大溫度約高于成核溫度150〜200°C。

原標題:低膨脹康寧微晶玻璃精密加工(ULE7973航天器件)

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