高硼硅碎玻璃本论文的目的是研究开发出适合浮法成型工艺，性能优良稳定，且不易分相与析晶的耐热硼硅酸盐平板玻璃组成。论文结合浮法成型工艺特点，分别从B2O3/SiO2、Al2O3/SiO2、混合碱金属氧化物以及混合碱土金属氧化物四个方面探讨研究了硼硅酸盐玻璃基本组成对其结构和性能的影响。采用XRD、SEM、红外光谱测试分析了玻璃的结构变化，并重点研究了各基本组成对硼硅酸盐玻璃热膨胀性能、分相及粘度的影响规律。

　　在此基础上，研究设计出4组具有不同热膨胀性能，不易分相与析晶，且基本满足浮法成型工艺的硼硅酸盐玻璃组成。高硼硅碎玻璃在本研究论文确定的耐热硼硅酸盐玻璃的基本组成范围内（mol%）：SiO2>80%，6%<B2O3<15%，4%<Na2O<10%，得到以下主要结论：

　　（1）B2O3含量越大、引入原料的含水量越大、升温速度越慢、保温时间越长，硼挥发率越大。高硼硅碎玻璃在高于1100℃的温度下放入配合料进行熔化时，可有效减小硼挥发率。熔化温度1600℃，保温时间3h，外加1.5%（wt%）NaCl作为澄清剂可以熔化得到澄清效果较好的耐热硼硅酸盐玻璃。

　　（2）随着B2O3/SiO2增大，玻璃的热膨胀系数先减小后增大，出现一个极小值；而转变温度和软化温度主要由SiO2决定，随着B2O3/SiO2的增大而降低；玻璃的高温粘度随着B2O3/SiO2的增大而逐渐减低，随着B2O3取代量的增加，玻璃的料性变短，硬化速度变快；玻璃均发生连通状结构的分相，硼硅酸盐玻璃的分相随着玻璃结构中[BO3]的增加，分相程度逐渐加重高硼硅碎玻璃。

　　（3）当玻璃中游离氧摩尔含量小于Al2O3+B2O3时，随着Al2O3/SiO2的增大，硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数逐渐增大，且都大于不含Al2O3的玻璃的热膨胀系数；玻璃的Tg和Tq也都逐渐升高，当Al2O3引入量≥3%后，玻璃的Tg和T开始高于不含Al2O3的玻璃；硼硅酸盐玻璃中引入少量Al2O3取代SiO2后，对玻璃的分相没有明显的改善作用；而玻璃的高温粘度却逐渐增大，料性变长高硼硅碎玻璃。

　　（4）当硼硅酸盐玻璃中碱金属氧化物总含量固定时，随着Li2O替代Na2O的增加，玻璃的分相逐渐加重，尤其当Li2O含量达到6mol%时，玻璃出现非常严重的分相；玻璃的热膨胀系数线性减小，膨胀软化温度先升高，而后当分相非常严重时有所降低。

　　随着K2O替代Na2O，玻璃的热膨胀系数明显增大且膨胀软化温度逐渐提高；K2O对玻璃的分相没有产生明显的影响。二元和三元混合碱的硼硅酸盐玻璃的热膨胀系数和膨胀软化温度都没有出现“混合碱效应”，而膨胀软化温度由于存在离子间的相互阻挡而显着提高高硼硅碎玻璃。

　　（5）碱土金属氧化物替代Na2O后，不同半径的各种阳离子形成紧密堆积，相互阻挡，产生“混合碱-碱土效应”，使得玻璃的膨胀软化温度显着提高。三元混合碱土的性能比二元混合碱土的性能好，同为二元或三元混合碱土的条件下，所含碱土离子半径小的性能要好于离子半径大的性能。其中以MgO+CaO+BaO三种碱土金属氧化物混合的性能最好。

　　高硼硅碎玻璃碱土金属离子由于带两个正电荷，离子场强大，对玻璃分相的影响要比一价碱金属离子的影响要大；玻璃结构中金属离子的场强越大，场强差值越大，玻璃的分相越严重。

　　（6）硼硅酸盐玻璃的分相主要受化学组成和温度制度的影响：化学组成对硼硅酸盐玻璃分相的影响，主要包括两个方面，一是玻璃结构中配位多面体的形状和大小差异越大，玻璃的分相越严重；二是阳离子的场强越大，场强差别越大，玻璃的分相越严重。高硼硅碎玻璃的最高退火温度应低于转变温度约30℃，退火温度越高，玻璃的分相越严重，且热膨胀性能有所减弱。

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