云母微晶玻璃复合材料的研究进展

田清波^1,2，李春珍³，李海文³，王玥²，吕志杰²

1. 山东建筑大学山东省绿色建筑协同创新中心2. 山东建筑大学材料科学与工程学院3. 山东省建筑科学研究院

摘 要：云母微晶玻璃具有优异的可加工性、高热震性及良好的断裂韧性等多种优异性能,尤其是加工性能使其展现了良好的工程应用前景,引起人们广泛的兴趣。但层片状云母晶体的析出会使微晶玻璃强度有所下降,因此如何提高云母微晶玻璃的强度是多年来人们研究的重点。目前,用于提高云母微晶玻璃强度的方法可归纳为四种:（1）通过改变云母晶体层间结合离子的种类,提高云母晶体间的结合力;（2）通过调整基础玻璃组成和热处理制度裁剪显微组织,改善材料的强度;（3）通过热压等工艺实现定向析晶;（4）通过复合化设计形成复合材料,提高云母微晶玻璃的综合性能。其中云母微晶玻璃的复合化设计因具有复合相种类选择范围宽、添量可控、性能改善效果显著等优势而得到较大的发展。云母微晶玻璃复合材料的复合相以颗粒和纤维两大类为主。颗粒复合相包括惰性颗粒、非活性颗粒及活性颗粒。其中惰性颗粒是指颗粒本身不发生相变,与玻璃基体亦不发生反应的颗粒;非活性颗粒是指颗粒自身不发生相变,但颗粒成分之间可以发生反应的颗粒;活性颗粒可通过自身或与基体玻璃发生反应形成增强相。颗粒可添加到基础玻璃中,亦可添加到热处理前的母体玻璃中,通过改变微晶玻璃复合材料的组成,或改变云母基玻璃的析晶过程,或通过反应改变云母玻璃的析晶规律,进而影响材料的烧结。在此类云母微晶玻璃中,颗粒的种类和析出是影响云母微晶玻璃最终性能的关键。颗粒的选择及具有特殊功能的复合微晶玻璃材料的开发是未来研究的主要方向。纤维复合相主要以外加方式掺入,可有效改善云母微晶玻璃复合材料的韧性特征。有报道将碳纤维、SiO₂/Al₂O₃纤维、AlN纤维等用于云母微晶玻璃复合材料的制备。在纤维云母微晶玻璃复合材料中,纤维与玻璃基体的界面结合问题是获得高性能复合材料的关键。本文综述了云母微晶玻璃复合材料的研究进展,介绍了云母微晶玻璃复合化的种类、制备及性能,着重评述了复合相在云母微晶玻璃中的作用及特征,提出了云母微晶玻璃基复合材料的发展趋势。

关键词：云母微晶玻璃;复合材料;可加工性;颗粒;纤维;