1.本发明属于微晶玻璃材料制备方法领域，具体涉及一种二硅酸锂微晶玻璃的可控析晶方法。


背景技术：

2.微晶玻璃一种晶体与玻璃相复合存在的复合材料，其主要性能由晶体决定，而晶体在玻璃基质中的含量会对微晶玻璃基体的性能产生较明显的影响，如晶体含量较低，则材料表现出的光学效果更接近与玻璃体，具有良好的透明特性，可广泛应用于光学等领域。当晶体含量尽量高时，则微晶玻璃材料的整体性能则更接近与晶体材料本身，而力学性能较好，类玻璃质的透性则会丧失。因此，如何在微晶玻璃体中调控晶体含量，是调控微晶玻璃本身性能的关键。
3.二硅酸锂微晶玻璃是微晶玻璃中典型的一种，其中的晶体主要为棒状的二硅酸锂晶体。因其良好的力学性能以及基体的半透特性，被越来越多的应用于牙齿的修复领域。而根据材料应用端的要求，二硅酸锂微晶玻璃自身性能的调控逐渐变得较为重要。二硅酸锂常见的析晶方式有两种，即块体析晶法和玻璃粉的表面析晶法。前者利用p等元素作为形核位点，诱导晶体析出并在热处理过程中生长，形成微晶玻璃；而后者则利用玻璃粉表面提供的形核点析晶，并逐步向玻璃基质内部生长。此两种方法可以看出，晶体含量均却决于形核点的多少，并辅以热处理手段实现精准调控。但通过现有文献及专利内容看，仅可以实现小范围的的晶体含量波动，即65％～80％之间，因而，晶体含量波动较小，无法实现性能的更大范围调控。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述不足，提供一种二硅酸锂微晶玻璃的可控析晶方法，采用粉末烧结的方法，利用玻璃粉表面离子修饰的方法，实现玻璃粉在表面析晶过程中形核量的调控，并在不同的热处理工艺辅助下，调控二硅酸锂微晶玻璃的晶体含量，最终实现材料性能的调控。
5.为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
6.s1，根据重量百分比取70％≤sio 2
≤80％、10％≤li2o≤13％、0＜al2o3≤5％、1.5％≤k2o≤5％和0＜ceo2≤3％，湿混烘干后作为原料；
7.s2，将所有原料加热熔化，得到均匀的玻璃溶液；
8.s3，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬成粒状原始玻璃；
9.s4，将水淬后的成粒状原始玻璃研磨成粒径为1～5μm的二硅酸锂玻璃粉末；
10.s5，将二硅酸锂玻璃粉末与碱盐按照质量比1：(5～15)进行干混，混合均匀后进行保温；
11.s6，保温后进行清洗，得到表面离子化处理后的玻璃粉，烘干研磨后过筛；
12.s7，将过筛后的玻璃粉压制生坯，烧结后得到微晶玻璃块体。
13.s1中，湿混采用无水乙醇作为介质，湿混时间为1～2h。
14.s1中，湿混后采用旋转蒸发器将混合均匀的浆料烘干。
15.s2中，将所有原料放入石英坩埚中，在硅钼棒电阻炉中以2℃/min～10℃/min的升温速率，升温至1350～1500℃并保温3～6小时，使原料加热熔化。
16.s3中，在1350～1500℃状态下，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬。
17.s4中，研磨才刚玉球磨罐中进行，刚玉球磨罐的转速为150～300转/分钟，球磨时间为8～24h。
18.s5中，干混后放于含有金属筛网的氧化铝坩埚中，之后将坩埚放入马弗炉中在350～450℃保温2～8h。
19.s5中，碱盐包括koh、naoh或rboh中的一种或多种复合。
20.s6中，过300～400目筛。
21.s7中，压制生坯时，模压压力为80～120mpa，得到玻璃粉生坯，放入马弗炉中在800～900℃烧结，升温速率为5～15℃，保温时间为2～4h。
22.与现有技术相比，本发明将二硅酸锂玻璃粉在碱溶液中进行不同程度的表面离子化处理，将表面离子化后的粉经无压烧结得到不同晶体含量的微晶玻璃试样。实现了二硅酸锂微晶玻璃中晶体含量较宽的可调范围，可充分利用二硅酸锂微晶玻璃晶体相和玻璃相之间的优点，扩大了材料的适用范围，亦为微晶玻璃体系的性能-结构的功能化设计，提供了思路。
附图说明
23.图1是本发明实施例2制得的二硅酸锂微晶玻璃复合材料扫描电镜照片。
24.图2是本发明实施例4制得的二硅酸锂微晶玻璃复合材料扫描电镜照片。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明做进一步说明。
26.实施例1：
27.将二硅酸锂玻璃粉在碱溶液中进行不同程度的表面离子化处理，将表面离子化后的粉经无压烧结得到不同晶体含量的微晶玻璃试样。
28.所述的二硅酸锂玻璃粉末原料由重量百分比的80％sio2、11％的li2o、4％的al2o3、2％的k2o、3％的ceo2组成。
29.所述二硅酸锂微晶玻璃的析晶调控方法，包括以下步骤：
30.步骤一、按照二硅酸锂玻璃原料成分配比，将原料放在尼龙罐中，以无水乙醇为介质进行湿混1h，然后采用旋转蒸发器将混合均匀的浆料烘干；
31.步骤二、将步骤一烘干的原料放入石英坩埚中，在硅钼棒电阻炉中以10℃/min的升温速率，升温至1350℃并保温6小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃溶液；
32.步骤三、在1350～1500℃状态下取出坩埚，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬成粒状原始玻璃；
33.步骤四、将水淬后的玻璃颗粒再放回刚玉球磨罐中以300转/分钟的速度旋转；球磨8小时后得到的原始玻璃粉末，二硅酸锂玻璃粉末的粒径为3μm；
34.步骤五、将玻璃粉与碱盐按照质量比1：15进行干混，混合均匀后放于含有金属筛网的氧化铝坩埚中，之后将坩埚放入马弗炉中在450℃保温8h。碱盐的种类为naoh和rboh按质量比为1:1复合。
35.步骤六、在加热状态下，将金属筛网取出，在蒸馏水中清洗5～10次，得到表面离子化处理后的玻璃粉发，烘干后用研钵磨细，过300目筛。
36.步骤七、将处理后的玻璃粉模压制氧，模压压力为120mpa，得到玻璃粉生坯，放入马弗炉中在900℃烧结，升温速率为5℃，保温时间为2h。得到微晶玻璃块体。
37.本实施例得到的二硅酸锂微晶玻璃，其晶体含量为整体工艺制度的调控，可实现晶体含量15％之间的调控。
38.实施例2：
39.将二硅酸锂玻璃粉在碱溶液中进行不同程度的表面离子化处理，将表面离子化后的粉经无压烧结得到不同晶体含量的微晶玻璃试样。
40.所述的二硅酸锂玻璃粉末原料由重量百分比的80％的sio2、11％的li2o、3％的al2o3、3％的k2o、3％的ceo2组成。
41.所述二硅酸锂微晶玻璃的析晶调控方法，包括以下步骤：
42.步骤一、按照二硅酸锂玻璃原料成分配比，将原料放在尼龙罐中，以无水乙醇为介质进行湿混1.5h，然后采用旋转蒸发器将混合均匀的浆料烘干；
43.步骤二、将步骤一烘干的原料放入石英坩埚中，在硅钼棒电阻炉中以10℃/min的升温速率，升温至1400℃并保温3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃溶液；
44.步骤三、在1350℃状态下取出坩埚，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬成粒状原始玻璃；
45.步骤四、将水淬后的玻璃颗粒再放回刚玉球磨罐中以260转/分钟的速度旋转；球磨8小时后得到的原始玻璃粉末，二硅酸锂玻璃粉末的粒径为2μm；
46.步骤五、将玻璃粉与naoh按照质量比1：5进行干混，混合均匀后放于含有金属筛网的氧化铝坩埚中，之后将坩埚放入马弗炉中在350℃保温1h。
47.步骤六、在加热状态下，将金属筛网取出，在蒸馏水中清洗5次，得到表面离子化处理后的玻璃粉发，烘干后用研钵磨细，过300目筛。
48.步骤七、将处理后的玻璃粉模压制氧，模压压力为80mpa，得到玻璃粉生坯，放入马弗炉中在860℃烧结，升温速率为5℃，保温时间为2h。得到微晶玻璃块体。
49.图1是本发明实施例1制得的晶种增韧二硅酸锂微晶玻璃复合材料扫描电镜照片，图中灰色组分为晶体，白色为玻璃，黑色为气孔，可以看出，灰色的晶体比例较高，在此组分下，晶体含量为72％。
50.实施例3：
51.将二硅酸锂玻璃粉在碱溶液中进行不同程度的表面离子化处理，将表面离子化后的粉经无压烧结得到不同晶体含量的微晶玻璃试样。
52.所述的二硅酸锂玻璃粉末原料由质量百分比78％的sio2、12％的li2o、3％的al2o3、4％的k2o、3％的ceo2组成。
53.所述二硅酸锂微晶玻璃的析晶调控方法，包括以下步骤：
54.步骤一、按照二硅酸锂玻璃原料成分配比，将原料放在尼龙罐中，以无水乙醇为介
质进行湿混1h，然后采用旋转蒸发器将混合均匀的浆料烘干；
55.步骤二、将步骤一烘干的原料放入石英坩埚中，在硅钼棒电阻炉中以10℃/min的升温速率，升温至1500℃并保温3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃溶液；
56.步骤三、在1500℃状态下取出坩埚，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬成粒状原始玻璃；
57.步骤四、将水淬后的玻璃颗粒再放回刚玉球磨罐中以220转/分钟的速度旋转；球磨8小时后得到的原始玻璃粉末，二硅酸锂玻璃粉末的粒径为5μm；
58.步骤五、将玻璃粉与koh按照质量比1：12进行干混，混合均匀后放于含有金属筛网的氧化铝坩埚中，之后将坩埚放入马弗炉中在380℃保温1h。
59.步骤六、在加热状态下，将金属筛网取出，在蒸馏水中清洗5次，得到表面离子化处理后的玻璃粉发，烘干后用研钵磨细，过400目筛。
60.步骤七、将处理后的玻璃粉模压制氧，模压压力为90mpa，得到玻璃粉生坯，放入马弗炉中在880℃烧结，升温速率为10℃，保温时间为3h。得到微晶玻璃块体。
61.本实施例制备得到的二硅酸锂微晶玻璃的晶体含量为60％。
62.实施例4：
63.将二硅酸锂玻璃粉在碱溶液中进行不同程度的表面离子化处理，将表面离子化后的粉经无压烧结得到不同晶体含量的微晶玻璃试样。
64.所述的二硅酸锂玻璃粉末原料由质量百分比78％的sio2、10％的li2o、5％的al2o3、5％的k2o、2％的ceo2组成。
65.所述二硅酸锂微晶玻璃的析晶调控方法，包括以下步骤：
66.步骤一、按照二硅酸锂玻璃原料成分配比，将原料放在尼龙罐中，以无水乙醇为介质进行湿混2h，然后采用旋转蒸发器将混合均匀的浆料烘干；
67.步骤二、将步骤一烘干的原料放入石英坩埚中，在硅钼棒电阻炉中以8℃/min的升温速率，升温至1500℃并保温3小时，使原始粉末熔化得到均匀一致的玻璃溶液；
68.步骤三、在1500℃状态下取出坩埚，将玻璃溶液倒入蒸馏水中水淬成粒状原始玻璃；
69.步骤四、将水淬后的玻璃颗粒再放回刚玉球磨罐中以280转/分钟的速度旋转；球磨8小时后得到的原始玻璃粉末，二硅酸锂玻璃粉末的粒径为4μm；
70.步骤五、将玻璃粉与koh按照质量比1：15进行干混，混合均匀后放于含有金属筛网的氧化铝坩埚中，之后将坩埚放入马弗炉中在400℃保温6h。
71.步骤六、在加热状态下，将金属筛网取出，在蒸馏水中清洗5次，得到表面离子化处理后的玻璃粉发，烘干后用研钵磨细，过350目筛。
72.步骤七、将处理后的玻璃粉模压制氧，模压压力为100mpa，得到玻璃粉生坯，放入马弗炉中在880℃烧结，升温速率为10℃，保温时间为1h。得到微晶玻璃块体。
73.图2是本发明实施例4制得的晶种增韧二硅酸锂微晶玻璃复合材料扫描电镜照片，图中灰色组分为晶体，白色为玻璃，黑色为气孔，可以看出，灰色区域所代表的晶体占比相对较少，在此组分下，晶体含量为30％。