[发明专利]一种判断熔体能否形成玻璃的方法

说明书

技术领域

本发明属于玻璃材料技术领域，具体涉及一种判断熔体能否形成玻璃的方法。

背景技术

目前，用于判断熔体在一定冷却条件下是否形成玻璃的方法主要是尤曼(Uhlmann)在1969年使用的3T图(Time-Temperature-Transformation)。通过3T图，我们能估算出玻璃形成的临界冷却速率，从而可以判断熔体在一定的冷却条件下能否形成玻璃，绘制这种曲线要选择一个特定的结晶分数(该结晶分数是指玻璃中刚好可以检测到晶体的最小体积分数，一般为百万分之一)，在一系列温度下，计算出成核速率I_v及晶体生长速率u，然后再把计算得到的I_v、u代入公式求出对应的冷却时间t，以过冷度(ΔT＝T_M-T)为纵坐标，冷却时间t为横坐标做出3T图，整个过程十分繁琐，而且需要制备大量样品并进行大量测试，费时费力；此外，对于有强烈析晶倾向的熔体，在现有实验技术条件下很难绘制出其3T图。因此，开发出一种新的判断熔体能否形成玻璃的方法显得十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种快速简便、可靠度高的判断熔体能否形成玻璃的方法，降低了人力成本。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

提供一种判断熔体能否形成玻璃的方法，它包含如下步骤：

1)制球：按照熔体的组成进行配合料设计、计算和称量，并制成悬浮加热装置评测用的小球；

2)熔融：将步骤1)制备的小球置于气动悬浮炉的喷嘴上，用高纯气体将其悬浮于空中，不与任何器具发生接触，待悬浮稳定后，用激光器对小球进行加热使其熔化得到熔体，并保持1分钟以上；

3)冷却：将激光器关闭，停止对熔体进行加热，使熔体在保持悬浮状态下自然冷却，加热停止的同时触发温度探测装置记录熔体实时温度，记录频率大于每秒500-2500个温度点；

4)作图：以获得的温度点数据作纵坐标，对应的时间为横坐标，得到熔体淬冷过程温度随时间变化的曲线，即淬冷曲线；

5)判断：若熔体的淬冷曲线为一条平滑的曲线，则说明熔体在步骤3)的冷却条件下能够形成玻璃；

若熔体的淬冷曲线不平滑并有向上的拐点，则说明熔体不能在步骤3)的冷却条件下完全形成玻璃。

按上述方案，步骤1)所述小球质量为14-19mg。

按上述方案，步骤2)所述高纯气体为氮气，纯度为99.999％以上。

按上述方案，步骤3)所述温度探测装置为非接触式辐射量热温度计。

按上述方案，步骤3)记录熔体实时温度的时间为1-3秒。

熔体在冷却过程中，由于受到能垒的制约，结晶过程并不是在其熔点温度以下立刻凝固，而需要过冷，当过冷熔体结晶时，会因为潜热释放的速度大于散热速度而使温度升高，这种现象被称之为再辉。若熔体凝固过程中出现再辉，那么其淬冷曲线的再辉点处会因为温度急剧升高而出现向上的拐点；若过冷熔体凝固时不结晶而是形成玻璃，则不存在再辉现象，其淬冷曲线便是一条平滑的曲线。本申请人利用上述现象，设计出一种过程简便、成本低廉并且能在原位测试熔体能否形成玻璃的方法。

本发明的有益效果在于：本发明采用方便简洁的方法判断熔体能否形成玻璃，操作简便，适于材料范围广，可靠度高。

附图说明

图1为本发明实施例1所用气动悬浮激光加热装置示意图；

图2为实施例1所述MgO-Al₂O₃体系的淬冷曲线；

图3为实施例2所述CaO-Al₂O₃体系的淬冷曲线；

图4为实施例3所述Y₂O₃-Al₂O₃体系的淬冷曲线。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1

判断MgO-Al₂O₃体系熔体(摩尔比Al₂O₃:MgO＝3:7)能否形成玻璃，步骤如下：

1)制球：按照摩尔比Al₂O₃:MgO＝3:7进行配料，混合均匀后制成适合悬浮加热装置评测用的小球(直径约2mm，质量15mg)；