【摘 要】
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石英玻璃/陶瓷具有众多优良性能,被广泛应用于光学元件、微波基片和耐火材料等领域,但其制备方法仍存在成本高、工艺复杂或不适合精密制造等问题。硅溶胶为纳米二氧化硅在水中的分散液,具有良好的粘结和吸附特性,是有效的成型剂和助烧剂,而且工艺成熟、价格低廉,被广泛用于精密铸造等领域。本文以St（?）ber法及硅溶胶喷雾法合成了不同粒径的球形SiO2,以硅溶胶为原料或粘结剂制备了石英玻璃或陶瓷,并研究了相关石
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石英玻璃/陶瓷具有众多优良性能,被广泛应用于光学元件、微波基片和耐火材料等领域,但其制备方法仍存在成本高、工艺复杂或不适合精密制造等问题。硅溶胶为纳米二氧化硅在水中的分散液,具有良好的粘结和吸附特性,是有效的成型剂和助烧剂,而且工艺成熟、价格低廉,被广泛用于精密铸造等领域。本文以St（?）ber法及硅溶胶喷雾法合成了不同粒径的球形SiO2,以硅溶胶为原料或粘结剂制备了石英玻璃或陶瓷,并研究了相关石英玻璃或陶瓷的烧结、结晶、光学或介电特性,并得到了一些有益的结果。本文采用低成本商用纳米硅溶胶为原料,制备出了透明石英玻璃,研究结果表明:为了获得透明玻璃,块状样品的结晶温度必须高于其致密化温度;XRD分析表明Na+等杂质离子促进烧结样品的结晶,在沸水中浸泡热处理后的块状样品是去除Na+等杂质离子的有效办法;生坯纯化后,可以在900-950℃烧结致密并得到透明石英玻璃,光学特性研究表明,利用真空烧结可提高样品的透光率;自制透明石英玻璃的机械性能优于商业熔融石英玻璃,但是介电损耗高于商业熔融石英玻璃。本文采用St（?）ber法、硅溶胶喷雾法制备了不同粒径球形SiO2,并以自制或商业球形SiO2为分散相,硅溶胶为粘结剂,烧结制备了石英陶瓷,研究结果表明:高温下硅溶胶可促进石英陶瓷烧结但也会促进其析晶;掺杂表明,高价阳离子能抑制熔融石英析晶,低价阳离子促进熔融石英析晶。以商业微粉为原料,1000℃可烧结制备出密度2.1 g cm-3的熔融石英陶瓷,1200℃烧结可制备致密的含有少量方石英的半透明熔融石英陶瓷;以St（?）ber法和喷雾法球形粉为原料,悬浮液的固含量及石英陶瓷的析晶温度均低于商业球形SiO2粉悬浮液,其分别在1000-1200℃和900-1300℃烧结,可得到密度约为2.2和1.86 g cm-3的方石英、鳞石英混合相石英陶瓷。
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