阳离子场强对BaO-SiO2-Ln2O3微晶玻璃结构及高温性能影响

TQ174; SiO2-BaO基微晶玻璃以其膨胀系数高、耐高性能优异而成为耐高密封领域研究的热点,但稀土氧化物对该类封接玻璃改性的影响研究尚不多见.本工作研究不同高阳离子场强(Cation field strength,CFS)的稀土氧化物取代传统碱土氧化物BaO对新型富稀土—SiO2-BaO-Ln2O3(SBLn,Ln=La、Sm、Er、Yb)系列玻璃的网络结构、结晶行为、微观结构和高温性能的影响.随着稀土阳离子场强由 2.82(La3+)增大到 3.98(Yb3+),SBLn玻璃的玻璃转变温度(Tg)、析晶起始温度(Tx)、析晶峰值温度(Tp)均逐渐增加,说明高稀土阳离子场强有利于提高SBLn玻璃的热稳定性.四类富稀土 SBLn玻璃的结晶相均由 BaSiO3 和 BaSi2O5 相组成,随稀土阳离子场强增大,BaSiO3 相减少、BaSi2O5相增多,稀土元素只存在于玻璃相中,不参与晶相析出.随着稀土阳离子场强增加,SBLn 微晶玻璃的热膨胀系数(Coefficient of thermal expansion,CTE)由 12.52×10-6/℃增大到 13.13×10-6/℃(30～800℃),但析晶量下降导致软化温度从 1313.5℃降至 1174.1℃.总之,富稀微晶玻璃材料高热膨胀系数大于 12×10-6/℃、软化温度均高于 1150℃,且在 700℃高温下的直流电阻率大于 106 ?·cm,说明富稀土微晶玻璃密封材料具有在固体氧化物燃料电池、氧传感器、铂薄膜热敏电阻器等高温场景下的应用前景.