微晶玻璃

微晶玻璃 (glass-ceramic)又称玻璃陶瓷,是将特定组成的基础玻璃,在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料｡

玻璃是一种非晶态固体,从热力学观点看,它是一种亚稳态,较之晶态具有较高的内能,在一定的条件下,可转变为结晶态｡从动力学观点看,玻璃熔体在冷却过程中,黏度的快速增加抑制了晶核的形成和长大,使其难以转变为晶态｡微晶玻璃就是人们充分利用玻璃在热力学上的有利条件而获得的新材料｡

微晶玻璃既不同于陶瓷,也不同于玻璃｡微晶玻璃与陶瓷的不同之处是:玻璃微晶化过程中的晶相是从单一均匀玻璃相或已产生相分离的区域,通过成核和晶体生长而产生的致密材料;而陶瓷材料中的晶相,除了通过固相反应出现的重结晶或新晶相以外,大部分是在制备陶瓷时通过组分直接引入的｡微晶玻璃与玻璃的不同之处在于微晶玻璃是微晶体 (尺寸为0.1～0.5μm)和残余玻璃组成的复相材料;而玻璃则是非晶态或无定形体｡另外微晶玻璃可以是透明的或呈各种花纹和颜色的非透明体,而玻璃一般是各种颜色､透光率各异的透明体｡

尽管微晶玻璃的结构､性能及生产方法与玻璃和陶瓷都有一定的区别,但是微晶玻璃既有玻璃的基本性能,又具有陶瓷的多晶特征,集中了玻璃和陶瓷的特点,成为一类独特的新型材料｡

微晶玻璃具有很多优异的性能,其性能指标往往优于同类玻璃和陶瓷｡如热膨胀系数可在很大范围内调整(甚至可以制得零膨胀甚至是负膨胀的微晶玻璃);机械强度高;硬度大,耐磨性能好;具有良好的化学稳定性和热稳定性,能适应恶劣的使用环境;软化温度高,即使在高温环境下也能保持较高的机械强度;电绝缘性能优良,介电损耗小､介电常数稳定;与相同力学性能的金属材料相比,其密度小但质地致密,不透水､不透气等｡并且微晶玻璃还可以通过组成的设计来获取特殊的光学､电学､磁学､热学和生物等功能,从而可作为各种技术材料､结构材料或其他特殊材料而获得广泛的应用｡

微晶玻璃的性能主要决定于微晶相的种类､晶粒尺寸和数量､残余玻璃相的性质和数量｡以上诸因素,又取决于原始玻璃的组成及热处理制度｡热处理制度不但决定微晶体的尺寸和数量,而且在某些系统中导致主晶相的变化,从而使材料性能发生显著变化｡另外,晶核剂的使用是否适当,对玻璃的微晶化也起着关键作用｡微晶玻璃的原始组成不同,其主晶相的种类不同,如硅灰石､β-石英､β-锂辉石､氟金云母､尖晶石等｡因此通过调整基础玻璃成分和工艺制度,就可以制得各种符合预定性能要求的微晶玻璃｡