Modyfikowana szkło-ceramika LAS (Li2O-Al2O3-SiO2)

• Autorzy: Łączka K. , Kounga A. , Górny T. , Łączka M. , Cholewa-Kowalska K.

Warianty tytułu

EN

Modified LAS (Li2O-Al2O3-SiO2) glass ceramics

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem niniejszej pracy było uzyskanie tworzyw szkło-ceramicznych z układu Li2O-Al2O3-SiO2, w których jednocześnie krystalizują fazy: dwukrzemian litu (LS) i glinokrzemian litu (LAS). Połączenie właściwości tych dwóch faz stwarza możliwość otrzymania nowych materiałów charakteryzujących się z jednej strony podwyższoną, w stosunku do tworzyw spodumenowych (LAS) wytrzymałością, a z drugiej strony niższym niż w przypadku tworzyw z dwukrzemianem litu, współczynnikiem rozszerzalności termicznej. W związku z tym, przy opracowywaniu składów tlenkowych szkieł kierowano się możliwością uzyskania na ich bazie materiału dwufazowego wybierając 3 grupy szkieł różniące się stosunkiem Li2O do Al2O3. Na podstawie przeprowadzonych badań termicznych (DTA) określono temperatury krystalizacji przy czym czas wygrzewania dobrano doświadczalnie. Analiza składu fazowego uzyskanych tworzyw wskazuje na możliwość jednoczesnej krystalizacji krzemianu i glinokrzemianu litu przy stosunku Li2O:Al2O3 większe lub równe 1, natomiast niższa koncentracja Li2O w stosunku do Al2O3 prowadzi do uzyskania materiału jednofazowego, w którym krystalizują tylko glinokrzemiany litu. Równocześnie obserwuje się bezpośredni wpływ składu fazowego na mikrostrukturę tworzyw i ich parametry mechaniczne: materiały dwufazowe wykazują wyraźnie wyższą wytrzymałość mechaniczną a w obrazie mikrostruktury widoczne są dwie formy krystaliczne o pokroju słupkowym i sferycznym.

EN

The goal of this study was to obtain glass ceramic materials based on Li2O-Al2O3-SiO2 system in which two phases: lithium disilicate (LS) and lithium alumino-silicate (LAS) crystallize simultaneously. The combination of properties of these two phases create possibilities to get new materials characterized, on the one hand, by higher mechanical strength compared to spodumene glass-ceramics and other hand, by lower thermal expansion coefficient in comparison with lithium disilicate glass-ceramics. Therefore the developing of glass chemical compositions is guided by possibilities of obtaining two phases materials - there were selected 3 groups of glasses with different ratio of Li2O and Al2O3. Crystallization temperatures were determined basing on thermal analysis (DTA) and the holding time were chosen experimentally. Phase composition analysis of obtained glass-ceramics indicates that simultaneous crystallization of lithium disilicate and lithium aluminosilicate is possible at ratio Li2O:AI2O3 greater than equal to 1, whereas the lower concentration of Li2O to Al2O3 leads to a single-phase material, in which only lithium alumino-silicates crystallize. Direct effect of phase composition are observed in the materials microstructure and their mechanical parameters: two-phases materials exhibit much higher mechanical strength and microstructure are composed of two kind of crystals in the shape of bars and spherical form.

Słowa kluczowe

PL

materiały szkło-ceramiczne; kierowana krystalizacja szkła; dwukrzemian litu

EN

glass-ceramic materials; controlled crystallization of glass; lithium disilicate

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 62, nr 6
• Strony: 8--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Łączka K.

autor

Kounga A.

autor

Górny T.

autor

Łączka M.

autor

Cholewa-Kowalska K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Technologii Szkła i Powłok Amorficznych, Kraków

Bibliografia

• [1] Zanotto, E.D. A bright future for glass-ceramics. American Ceramic Society Bulletin 89 (8) 2010, pp. 19-27.
• [2] K. Łączka, A. Kounga, K. Cholewa-Kowalska Materiały szkło-ceramiczne dla zastosowań stomatologicznych, Materiały Ceramiczne 2011 (w druku).
• [3] P. Goharian, A. Nemati, M. Shabanian, A. Afshar, Properties, crystallization mechanism and microstructure of lithium disilicate glass-ceramic Journal of Non-Crystalline Solids 356 (2010) 208-214.
• [4] Sakamoto A, Himei Y, Hasibhe Y. ß-spodumene Glass-ceramic with Anomalous Low Thermal Expansion. Advanced Materials Research. 2008; 39-40: 381-386.
• [5] Li Y, Liang K, Xu B, Cao JW. Crystallization mechanism and microstructure evolution of Li2O-Al2O3-SiO2 glass-ceramics with Ta2O5 as nucleating agent. J Therm Anal Calorim. 2010; 101: 941-948.
• [6] Fatma H. EIBatal, Moenis A. Azooz, Yousry M. Hamdy, Preparation and characterization of some multicomponent silicate glasses and their glass-ceramics derivatives for dental applications Ceramics International 35 (2009) 1211-1218.
• [7] Riello P, Canton P et.al. Nucleation and crystallization behaviour glass-ceramic materials in Li2O-Al2O3-SiO2 system of interest for their transparency properties. Journal of Non-Crystalline Solids. 2001; 288: 127-139.
• [8] Hu AM, Liang KM, Wang G, Zhou F, Peng F. Effect of nucleating agents on the crystallization of Li2O-Al2O3-SiO2 system glass. J Therm Anal Calorim. 2004; 78: 991-997.
• [9] Mozgawa W, Sitarz M, Rokita M. Spectroscopic studies of different aluminosilicate structures. Journal of Molecular Structure. 1999; 511-512: 251-257.
• [10] Ananthanarayanan A, Kothiyal GP, Montagne L, Revel B. MAS-NMR studies of lithium aluminum silicate (LAS) glasses and glass-ceramics having different Li2O/Al2O3 ratio. Journal of Solid State Chemistry. 2010; 183: 120-127.
• [11] Goswami M, Kothiyal GP, Montagne L, Delevoye L. MAS-NMR study of lithium zinc silicate glasses and glass-ceramics with various ZnO content. Journal of Solid State Chemistry 2008; 181: 269-275.
• [12] Patent US 6284340 B1 Crystallized glass, magnetic substrate disc and magnetic disc.
• [13] Patent US 5835659 Optical fiber fixing substrate, method of producing the same and optical device.