【摘要】 使用含有细颗粒（<74 μm）的玻璃（称为“位点饱和”）来获得非等温差热分析曲线。

利用扫描电子显微镜、X射线衍射和热学分析技术研究了CaO-SiO2-B2O3-TiO2玻璃的结晶特性[1-3]。使用 Matusuta-Sakka 方程在非等温条件下估算了该玻璃的结晶动力学参数。使用含有细颗粒（<74 μm）的玻璃（称为“位点饱和”）来获得非等温差热分析曲线。热处理后获得了具有致密无孔形貌的大块微晶玻璃，表明在“位点饱和”的情况下，增益边界交界处存在强烈的异质成核。

 

当TiO2含量超过18%时，主要晶相从CaSiO3转变为CaTiSiO5，直至CaTiSiO5成为TiO2含量为26%时玻璃的唯一晶相。结晶活化能 EG 在 245–514 kJ/mol 范围内。随着TiO2含量从10%增加到18%，玻璃的结晶能力逐渐下降，结晶对应于一维生长机制或表面结晶，而随着TiO2含量进一步从18%增加到26%，玻璃不仅表现出提高结晶能力的同时，晶体生长也转变为二维生长机制。

 

在22%~26%范围内，TiO2作为玻璃的主要成分形成含钛化合物，起到强化玻璃结晶的作用。虽然起始材料是细颗粒，但热处理后获得了具有致密无孔形貌的大块微晶玻璃，这表明在“位点”情况下，增益边界交界处存在强烈的异质成核。随着TiO2含量的增加，硅灰石的结晶能力逐渐下降，而CaTiSiO5则表现出明显相反的结晶趋势。当TiO2含量超过18%时，主要晶相从硅灰石转变为CaTiSiO5，直至CaTiSiO5成为TiO2含量为26%时玻璃的唯一晶相。从微晶玻璃制备的角度来看，目前研究中，含有较多TiO2（如26%）且以CaTiSiO5为唯一晶相的玻璃是有利的。总体而言，直到添加量达到22%时，TiO2的添加并没有强化所研究玻璃的结晶化，并且在22%~26%范围内，TiO2作为玻璃的主要成分，起到了成核剂的作用。玻璃形成具有二维生长机制的含钛化合物。

 

[1] M. Mohammadi, P. Alizadeh, Z. Atlasbaf, Effect of frit size on sintering, crystallization and electrical properties of wollastonite glass-ceramics, J. NonCryst. Solids 357 (2011) 150–156, https://doi.org/10.1016/j. jnoncrysol.2010.09.062.

[2] W. Hu, H. Liu, H. Hao, Z. Yao, M. Cao, Z. Wang, Z. Song, Influence of TiO2 additive on the microwave dielectric properties of α-CaSiO3-Al2O3 ceramics, Ceram. Int. 41 (2015) S510–S514, https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2015.03.138.

[3] Z. Yu, H. Leng, L. Wang, K. Chou, Computational study on various properties of CaO-Al2O3-SiO2 mold flux, Ceram. Int. 45 (2019) 7180–7187, https://doi.org/ 10.1016/j.ceramint.2018.12.225.

 

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