不均質融体(液体)モデルの実証とガラスセラミックス開発への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06453123
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 大田 陸夫 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (30026124)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福永 二郎 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 講師 (80027797)
• Keywords: ガラス融液 / リチウムケイ酸ガラス / 結晶化 / DTA / 結晶化温度 / 結晶核 / 表面結晶化 / 不均質液体

Research Abstract

1.33Li_2O・67SiO_2(モル%)組成の融液を対象とした。以下の4種の実験を行なった。1300℃、20時間溶融して作製した融液を1035℃〜1200℃までの種々の温度に2時間保持した。その急冷ガラスを600℃〜650℃の各温度で20分〜45分熱処理し、生成した微結晶の数Nを光学顕微鏡を使って数えた。また最大結晶片の短軸長を測定した。微結晶の数Nは、溶融温度の高いガラスほど少なく、短軸長の大きさは溶融温度が高いほど小さくなった。これらの結果は不均質液体モデルと合致した。
2.2種の溶融熱履歴をもつガラスを示差熱分析(DTA)によって結晶化挙動を解析した。昇温速度1℃/分〜20℃/分で加熱すると700℃〜750℃に結晶化ピーク(Tc)が現われた。Tcはガラスの溶融温度が高いほど高くなった。加熱速度が速くなるとTcの温度差は増大した。
3.分相組成(31Li_2O・69SiO_2)についても同様な熱処理を行なった。500℃で核生成させ600℃で成長させた。ガラスは分相して乳白色になったが、微結晶の数Nは高温になるほど減少した。Li_2Oリッチ相に微結晶核が存在していたと推測された。
4.35Li_2O組成のガラスは分相は起こらなかったが、微結晶の数Nの溶融温度依存性は(a)の場合とと同じであった。同じ溶融温度でのNの数を比較すると分相ガラス>33Li_2O・67SiO_2の順であった。
5.33Na_2O・67SiO_2組成のガラスを880〜1300℃の範囲で溶融し、急冷ガラスの表面の結晶化挙動を調べた。600℃の熱処理で低温溶融ガラスほど結晶化が速く、結晶粒径も大きくなった。融液構造が溶融温度で変化していることが示差された。
以上の結果は溶液中には微結晶核の数が温度に応じて分布している不均質融体モデルを支持することが分かった。

Research Products

• [Publications] R.Ota: "Glass-forming tendency and cvystallization behavior in the Li_2O-Na_2O-K_2O-SiO_2 system" J.Non-Cryst. Solids. 188. 136-146 (1995)
• [Publications] R.Ota: "Amorphous regions and crystallization behavior of RF-sputlering filrms in the B_2O_3-Na_2O-Al_2O_3 system" J.Non-Cryst. Solids. 191. 238-247 (1995)
• [Publications] 若杉隆: "高周波スパッター法によるSiO_2-CaO系薄膜のアモルファス化領域と熱的安定性" 日本セラミックス協会学術論文誌. 103. 64-69 (1995)
• [Publications] 三嶋尚史: "Li_2O・2SiO_2融液の熱履歴と核生成挙動" 材料. 44. 687-692 (1995)
• [Publications] R.Ota: "Amorphous-froming ability and its evatuation from thermal stability of Glass and amorphous ceramics" Mat. Sce. Res. Intril,. 1. 201-208 (1995)
• [Publications] N.Mishima: "Analysis of crystallization behavier in Li_2O・2SiO_2 glass by DTA methad based on a liquid model" J.Non-Cryst. Solids. (in press). (1996)