Abstract
本實驗的目的, 在求得熱膨脹係數(25?600□C)介於140? 180*10E-7/□ C, 維氏硬度(Vicker's hardness) 在600?800kg/mm2之間, 以及適當軟化溫度的玻璃陶瓷。為了達到目的, 我們選了 ZAS(ZnO-Al2O3-SiO2),LAS(Li2O-Al2O3-SiO2)以及LZS(Li2O-ZnO -SiO2)三種系統, 希望藉著成份的選擇, 助熔劑, 孕核劑的添加, 以及精確的熱處理控制來達到要求。 ZAS 系統的結晶相有白矽石□-Cristobalite(SiO2),鋅尖晶石Gahnite(ZnAl2O4)及矽鋅礦Willemite(Zn2SiO4)。白矽石的熱膨脹係數相當高, 但後兩相則偏低, 因此除非拉高白矽石的量,以及壓低矽鋅礦及鋅尖晶石的量, 否則整體的熱膨脹係數沒有辦法達到要求。雖藉著改變助熔劑、孕核劑的量或種類擬提高白矽石的結晶量, 但效果有限。 LAS 系統, 主要的結晶相有Li2SiO5,Li2SiO3以及SiO2 的結晶相□- 石英固溶體。Li2SiO3,Li2Si2O5的熱膨脹係數分別為148* 10E-7/□C 和114*10E-7/□C 左右, 但□- 石英固溶體的熱膨脹係數相當低, 除非能改變SiO2的結晶相、變成高熱膨脹係數的白矽石或石英, 否則、熱膨脹係數亦不易達到要求。 LZS 系統的結晶相有Li2ZnSiO4、Li2Si2O5 以及SiO2的結晶相(包括白矽石、石英和鱗石英)。Li2Si2O5 和Li2ZnSiO4 的熱膨脹係數都在100*10E-7/□C 以上, 而且, SiO2結晶相的量和熱膨脹係數也很高, 故其熱膨脹係數可達要求, 文內並探討Li2O/ ZnO 比對結晶相的影響, 以及一段式和二段式的熱處理對熱膨脹係數、硬度、以及軟化點的影響。另外添加V2O5對性質的影響,文中亦有探討。由實驗發現在LZS 系統中, 當Li2O/ZnO莫耳比為2 時, 熱膨脹係數及硬度可以達到預定的目標, 其中以一段式熱處理的性質較佳, 膨脹係數可達172*10E-7/□C(25-600□C), 硬度可達680 kg/mm2, 而軟化溫度則為740□C。