本發(fā)明涉及一種負熱熱膨脹微晶玻璃及其制備方法，負熱膨脹微晶玻璃是指在一定的溫度范圍內(nèi)其線膨脹系數(shù)(αt)或體膨脹系數(shù)(βt)為負值的微晶玻璃。根據(jù)其特性可用于航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,制造精密光學(xué)器件等,具有廣闊的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

微晶玻璃是化學(xué)成份和熔化要求很高的特定組成玻璃，在一定溫度下經(jīng)熱處理后變成有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料，也稱作陶瓷玻璃。微晶玻璃中的玻璃相與結(jié)晶相兩者的分布狀況隨其比例而變化，當(dāng)玻璃相占的比例大時，玻璃相為連續(xù)的基體，晶相孤立地均勻地分布在其中；如玻璃相較少時，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)狀；若玻璃相數(shù)量很低，則玻璃相以薄膜狀態(tài)分布在晶體之間。微晶玻璃具有低膨脹系數(shù)、機械強度高、化學(xué)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性好、使用溫度高及堅硬耐磨等優(yōu)良性能。

國內(nèi)外很多機構(gòu)和企業(yè)對負熱膨脹微晶玻璃的組成、結(jié)構(gòu)、性能、研究狀況及其發(fā)展也做了較多研究，但由于組成復(fù)雜、熔制溫度高、熔制工藝條件較為苛刻、而且對于大尺寸的整體晶化控制較為困難，所以制備超低膨脹微晶玻璃的難度較大。

到目前為止，對于微晶玻璃的應(yīng)用，國內(nèi)很多企業(yè)只局限在建筑材料、微波爐材料等低端產(chǎn)品。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種耐熱沖擊溫度高、熔融溫度低、抗壓強度高、可見光透射率高的微晶玻璃的配備方法，用該方法制備的微晶玻璃可用于航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,用于制造精密光學(xué)器件。

一種負熱膨脹微晶玻璃，其特征在于，包括以下成分及含量：30-80wt%的sio2；35-40wt%的al2o3；5-10wt%的li2o；2-10wt%的b2o3；2-5wt%的r2o，其中r2o為li2o、na2o、k2o、cu2o中的一種或幾種；2-10wt%的ro，其中ro為mgo、cao、sro、bao、zno中的一種或幾種。

一種負熱膨脹微晶玻璃的制備方法，包括以下步驟：

1）原料制備：按上述比例稱量所需原料的重量，然后放入攪拌器內(nèi)充分攪拌混合后作為固態(tài)玻璃原料；

2）原料熔融：將配制好的固態(tài)玻璃原料投入熔融爐內(nèi)，加熱使熔融爐內(nèi)的溫度超過1800℃并保持24h以上，將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時除去固態(tài)玻璃原料溶解時產(chǎn)生的氣泡和異物；

3）玻璃成型：將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；

4）熱處理：將玻璃原片放入高溫爐里進行熱處理，熱處理結(jié)束后即可在玻璃原片中生成均一的負膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃。

本發(fā)明的有益效果：

1、負熱膨脹微晶玻璃利用其負膨脹性可以生產(chǎn)出可控?zé)崤蛎洸牧?，最大限度的減少高溫材料的內(nèi)應(yīng)力，增加材料的抗熱沖擊和機械強度，改善了電絕緣性能，使得介電常數(shù)，耐磨、耐腐蝕等特性。

2、通過晶化熱處理，可以徹底消除氣泡、條紋等問題。

3、降低了熔融溫度，節(jié)約了生產(chǎn)時間，降低了生產(chǎn)成本。

4、負熱膨脹微晶玻璃的系數(shù)在1000-1200°c的范圍內(nèi)，抗彎強度為240mpa,光譜透過率97%以上，熱膨脹系數(shù)為-2*10^-8，鍍膜后微晶玻璃表面和膜層結(jié)合牢固，增加其硬度及抗磨性能。完全可以滿足航空航天、光電子等高科技領(lǐng)域,精密機械、光學(xué)和電子器件等。

具體實施方式

實施例1

負熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：30%的sio2、35%的al2o3、5%的li2o、2%的b2o3、2%的li2o和k2o的混合物、2%的mgo和cao的混合物以及1.5%的tio2、1%的zro2、2.5%的p2o5和1%的f。然后將其全部放入v型攪拌器充分攪拌混合后作為固態(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使爐內(nèi)的溫度為1800℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時除去固態(tài)玻璃原料溶解時產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長兩個階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在600℃，并持續(xù)2.5h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到750℃進入到微晶成長階段并持續(xù)1.5h，即可在玻璃原片中生成均一的負膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為li2o-al2o3-2sio2。

實施例2

負熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：50%的sio2、38%的al2o3、7.5%的li2o、6%的b2o3、3.5%的na2o和k2o的混合物、6%的sro和cao的混合物以及3%的tio2、1.5%的zro2、4%的p2o5和1.5%的f。然后將其全部放入v型攪拌器充分攪拌混合后作為固態(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使爐內(nèi)的溫度為1900℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時除去固態(tài)玻璃原料溶解時產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長兩個階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在700℃，并持續(xù)3h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到900℃進入到微晶成長階段并持續(xù)2h，即可在玻璃原片中生成均一的負膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為li2o-al2o3-2sio2。

實施例3

負熱膨脹微晶玻璃原料配方，按照以下百分比組成：80%的sio2、40%的al2o3、10%的li2o、10%的b2o3、5%的cu2o和k2o的混合物、10%的zno和cao的混合物以及5%的tio2、3%的zro2、4%的p2o5和3%的f。然后將其全部放入v型攪拌器充分攪拌混合后作為固態(tài)玻璃原料；接著將配制好的固態(tài)玻璃原料投入電爐或坩堝爐內(nèi)，加熱使爐內(nèi)的溫度為2000℃并保持24h以上，即可將固態(tài)玻璃原料溶解為高溫玻璃原液，同時除去固態(tài)玻璃原料溶解時產(chǎn)生的氣泡和異物；然后將熔融好的高溫玻璃原液通過浮法或者壓型法制成玻璃原片；最后將制得的玻璃原片放入高溫爐內(nèi)進行熱處理，該熱處理過程包括微晶核析出和微晶成長兩個階段，其中微晶核析出階段中，使高溫爐內(nèi)的溫度保持在1000℃，并持續(xù)4h使玻璃原片中產(chǎn)生盡可能多微晶核，接著將高溫爐內(nèi)的溫度升高到1200℃進入到微晶成長階段并持續(xù)2.5h，即可在玻璃原片中生成均一的負膨脹β-石英固溶體微晶，獲得符合要求的微晶玻璃，在此階段玻璃原片則將由基礎(chǔ)玻璃轉(zhuǎn)化為以微晶結(jié)構(gòu)為主的微晶玻璃，其內(nèi)含有β-石英固溶體的成分為li2o-al2o3-2sio2。

本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進，這些改進也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。