理论教育 多孔玻璃中的Spinodal分解应用探讨

多孔玻璃中的Spinodal分解应用探讨

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:研究表明,这两相的分离是以Spinodal分解的方式快速进行的。将分相后的双相玻璃放入热酸中进行浸渍,成分为x1的Na2B8O13相被溶解。若再将上述多孔玻璃置于1200℃以上进行快速致密化,则可获得透明的硼硅酸盐玻璃,即低膨胀系数的Vycor玻璃。这是利用Spinodal分解制备玻璃的一个典型事例。而且在图8.63中,cdf围成的区域内,系统会发生Spinodal分解;在gdc和fdh区域的系统会发生亚稳分解。

多孔玻璃中的Spinodal分解应用探讨

以硼硅酸盐玻璃为例。该玻璃系统可用SiO2-Na2B8O13二元相图进行讨论,如图9.68所示。典型的硼硅酸盐玻璃,其组成为SiO2-75%、B2O3-20%、Na2O-5%(质量分数),组成点为图9.68中的x0

图9.67 硼硅酸盐玻璃在650℃处理3 h后的亚微观组织形貌(凸出者为富SiO2相,其周围为富Na2O和B2O3相。图中标尺长为1μm)(引自Elmer,1970)

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图9.68 SiO2-Na2B8O13相图(引自周玉,2004)

将此系统熔化、成型为玻璃后,再将其加热到600℃。此时,玻璃发生两相分离。这两相分别是富SiO2相和富Na2B8O13相,而且都是玻璃态。研究表明,这两相的分离是以Spinodal分解的方式快速进行的。将分相后的双相玻璃放入热酸中进行浸渍,成分为x1的Na2B8O13相被溶解。结果,系统只剩下富SiO2相形成的多空骨架,即多孔SiO2玻璃。若再将上述多孔玻璃置于1200℃以上进行快速致密化,则可获得透明的硼硅酸盐玻璃,即低膨胀系数的Vycor®玻璃。采用此方法获得的石英玻璃比将石英熔化再冷却成玻璃容易得多。这是利用Spinodal分解制备玻璃的一个典型事例。

上述玻璃分相后的物质:富SiO2相和富Na2B8O13相都处于非晶态。它们不是相图中的平衡相(相图中的平衡相固体是处于晶态的)。因此,为了表示相图中液相线以下的分相,人们常用虚线画出相图中的分相区。图9.68中的虚线为亚稳两相分离线。在这条虚线下方的区域,系统会发生分相。第8章图8.63中,在虚线gdh以下的区域,系统会发生分相。而且在图8.63中,cdf围成的区域内,系统会发生Spinodal分解(cdf为自发分界线或Spinodal线);在gdc和fdh区域的系统会发生亚稳分解。

分相现象除了在玻璃材料中存在以外,还在传统陶瓷表面的釉层中出现。釉层中的分相为我国陶瓷美学增添了不少色彩。

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