本文采用高溫熔融法及相應熱處理工藝制備了高強度抗菌二硅酸鋰玻璃陶瓷。以P_2O_5與ZrO_2為復合成核劑,Ag_2O和ZnO為協(xié)同抗菌劑。利用DSC、XRD、SEM、各種物理性能及生物性能等方面的測試,確定了基礎(chǔ)玻璃陶瓷的熱處理工藝;研究了ZnO對抗菌二硅酸鋰玻璃陶瓷微觀結(jié)構(gòu)及宏觀性能的影響;探討了SrO對引入生物活性的抗菌二硅酸鋰玻璃陶瓷力學性能方面的影響。研究發(fā)現(xiàn),超過0.2 wt%的Ag_2O會使二硅酸鋰玻璃陶瓷產(chǎn)生強烈的著色,適量的ZnO可以明顯提高玻璃陶瓷的抗菌性能。ZnO含量在4.0 wt%以內(nèi)時,可以保證玻璃陶瓷抗彎強度達到300 MPa以上,并拓寬其透明度范圍。引入超過3.0 wt%的ZnO會在玻璃陶瓷內(nèi)部形成Li_3Zn_(0.5)SiO_4。過量ZnO的引入會抑制Li_2Si_2O_5晶相的形成,從而降低玻璃陶瓷的抗彎強度。SrO的引入可以使玻璃陶瓷中玻璃相的結(jié)構(gòu)變得致密,從而提高二硅酸鋰玻璃陶瓷的硬度。添加適量的SrO(2.0 wt%)會促進玻璃陶瓷內(nèi)部形成具有較高強度的β-石英固溶體(Li_2Al_2Si_3O_(10)),這種細小晶粒通過彌散強化提高了二硅酸鋰玻璃陶瓷的抗彎強度,其平均值在SrO含量為2.0 wt%時達到最大322MPa。
【學位單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ171.733
【部分圖文】：

第二章 實驗內(nèi)容與測試方法陶瓷的綜合性能主要取決于三大因素：原始玻璃的組份、微晶粒的尺寸玻璃相的性質(zhì)與含量。后兩種因素主要取決于玻璃的晶化熱處理制度，也是在玻璃原始組成所能形成的全部晶相范圍內(nèi)調(diào)整。因此，基礎(chǔ)玻璃計至關(guān)重要。礎(chǔ)玻璃各物質(zhì)的作用及配方的組分設(shè)計 Li2O-SiO2玻璃體系的相圖(圖 2.1)，SiO2的含量在 58 %~70 %之間的玻上熱處理后會析出 Li2SiO3 和 Li2Si2O5 晶相[47]。按照二硅酸鋰(Li2Si2O5)晶元素的比例，若想玻璃陶瓷析出的主晶相全部為 Li2Si2O5，最佳 SiO2和為 2:1。但其形成過程中 Li2SiO3、Li3PO4等晶相的析出也是不可避免的玻璃陶瓷中要形成更多的 Li2SiO3與 Li2Si2O5晶粒，SiO2與 Li2O 最佳摩[48]。

研磨混合好的原料裝入事先在馬弗爐中預熱過的 50 ml 中，1450 oC 下熔融 1 h，獲得均勻澄清的玻璃熔液。開爐門，夾出剛玉坩堝，將均化好的玻璃液澆入提前預石墨模具中后，然后將模具置于退火爐中進行退火處理品送入預先升溫至 500 oC 的退火爐中保溫 1 h 后，隨爐玻璃內(nèi)部的殘余應力。

圖 3.1 基礎(chǔ)玻璃的熱膨脹曲線圖（左）與差熱分析曲線圖（右）基礎(chǔ)玻璃從 680 ℃到 800 ℃每隔 20 ℃熱處理 30 min，得到樣品的晶相組成如圖 3.2示�？梢钥吹剑�680 ℃時玻璃陶瓷內(nèi)部共同存在 Li2SiO3和 Li2Si2O5兩種晶相。隨溫的逐漸升高，Li2Si2O5晶相含量逐漸增加，Li2SiO3晶相含量逐漸降低。當溫度達到0 ℃時，Li2SiO3晶相幾乎全部消失。溫度達到 800 ℃時，玻璃陶瓷內(nèi)部晶相基本全 Li2Si2O5。此晶相變化與 Wen 等人研究的不同溫度區(qū)間所存在的晶相組成相似，說 Li2SiO3是一種高溫不穩(wěn)定相，從低溫 680 ℃向高溫 800 ℃升溫伴隨著晶相 Li2SiO3 Li2Si2O5的轉(zhuǎn)變[26]。而 Li2Si2O5是一種高溫穩(wěn)定相，溫度的升高有利于 Li2Si2O5晶粒生長。

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本文編號：2826275