CN1684918A - 可结晶玻璃及其在制备具有优良可抛光表面的耐断裂高刚性玻璃陶瓷中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含镁的硅铝酸盐型可结晶化的玻璃，该玻璃适于制备具有优良可抛光表面的高刚性耐断裂玻璃陶瓷，其特征在于如下含量：5－33重量％的SiO₂、25－40重量％的Al₂O₃、5－25重量％的MgO、0－15重量％的B₂O₃、0.1－30重量％的Y₂O₃、Ln₂O₃、As₂O₃和/或Nb₂O₅、0.1－10重量％的P₂O₅。

Description

可结晶玻璃及其在制备具有优良可抛光表面 的耐断裂高刚性玻璃陶瓷中的应用

本发明涉及一种含镁的硅铝酸盐型耐断裂高刚性可结晶玻璃、由其制备的具有优良可抛光表面的玻璃陶瓷、以及其在磁性存储盘和反射镜***中或为此作为基片的应用。

对磁性存储盘和磁光存储器材料以及纯光学存储器材料和反光镜材料的断裂强度、高的比刚性和高的表面质量提出了高的要求。例如对硬盘驱动器在存储密度和存取速度方面提出的越来越高的要求增加了作用于基片材料上的机械应力。为明显减少存取时间，不仅需使存储盘的转数提高到大于15000rpm，而且需进一步减小读出磁头和磁盘表面的距离。为实现这点，需要具有高断裂强度(K_1c和弯曲断裂强度)和非常高E-模量以及非常高比刚性和由此低颤动幅度的载体材料。此处，该材料在波纹度＜10nm(ISO 1305或DIN 4768)时具有非常低的表面粗糙度即Ra＜0.5nm是绝对必要的。另外，在制备磁涂层时该基片材料或载体材料需耐约400-450℃的热应力，并且由于如在溅射过程中出现的高的温度变化，该材料要耐温度交变。最后该存储器材料和反射镜的热膨胀应适配录入设备(主轴和衬套)的热膨胀。目前其均由钢制成，以致热膨胀系数α_{20_300}为约12ppm/K是最佳的，但也容许较小的值。

目前应用铝合金、玻璃和玻璃陶瓷作为磁性存储盘的基片。尽管玻璃有较高的E-模量，但其缺点为小的K_1c值。通过热硬化或化学硬化也仅可有限改进。

与玻璃本身或铝相比，玻璃陶瓷由于其在玻璃基体中嵌入的微晶的不均匀结构而具有不太好的可抛光性。因此玻璃陶瓷至今难以达到Ra＜0.5nm的所需表面粗糙度。其原因是其近表面的晶粒通常比围绕其的玻璃相更硬。因此，在抛光工序中玻璃材料比晶粒磨去得更多，由此得到粗糙的表面。因此这种材料不适合大量应用。

玻璃陶瓷，也称为高温玻璃陶瓷，是一种多晶固体，其通过针对性的反玻璃化作用即通过对此特别适用的玻璃的结晶化而制备。该结晶化或陶瓷化通过加热玻璃体或需要时也可通过辐照来实现。但这时该玻璃陶瓷材料还含有残余量的其中嵌有晶体的玻璃相基体。因为通过常用的玻璃工业成形方法由其玻璃前体可形成玻璃陶瓷的各种任意形状，并可具有许多所需特性如耐温度交变、小的膨胀系数和好的电绝缘性，所以该玻璃陶瓷适于制备各种各样的物品如烧煮台面、炊具、高压绝缘体、实验室用品、骨代用品、或用于环境有害废物如辐照过的核燃料捧的封闭。

经充分研究过的用于形成玻璃或玻璃陶瓷的体系是三元体系SiO₂-Al₂O₃-MgO(MAS体系)。在该三元体系中存在各种组成范围，其中存在不同的特定结晶相或这些结晶相是稳定的或是形成这些结晶相。至今在文献中该玻璃陶瓷的描述仅局限于MAS体系的那些范围，即其中出现晶相石英(SiO₂)、鳞石英(SiO₂)、顽辉石(MgO·SiO₂)、堇青石(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)、镁橄榄石(MgO·SiO₂)、富铝红柱石(3Al₂O₃·2SiO₂)以及也可能的尖晶石(MgO₂·Al₂O₃)作为各热力学稳定相，并由此也可称为主晶相。

已知存在稳定玻璃的较窄的范围已多次在文献中描述，如在P.W.McMillen：“Glass Ceramics”，Academic Press，London，NY，SanFrancisco，第二版(1997)，第18页起。其中还描述，对从MAS体系玻璃转变成玻璃陶瓷，可考虑以TiO₂、ZrO₂以及P₂O₅作为晶核形成剂。

在US-A-2920971(Stookey等人)中描述了含氧化钛和氧化镁的硅铝酸盐玻璃。其中通过热后处理使堇青石析出作为结晶的镁-铝-硅酸盐相。

在EP-A-0289903中描述了一种玻璃涂层/陶瓷涂层基片，其含有上述三元体系的组成，其中SiO₂的重量含量为42-68％。

JA-91045027B(Nishigaki，J.等人)、JA-91131546A(Tanabe，N.等人)、JA-92106806A(Okubo，F等人)、EP 552377(Kawamura等人)描述了不同的玻璃组合物或玻璃陶瓷组合物。但该组合物不含结晶的镁-铝-硅酸盐相或含少于33重量％的SiO₂。

在EP-A-1067101、EP-A-1067102和EP-A-0941973中描述了含钇的MAS玻璃陶瓷作为存储器介质的基片。其中证实，在由35-65摩尔％的SiO₂、5-25摩尔％的Al₂O₃、10-40摩尔％的MgO和5-12摩尔％的TiO₂组成的基础玻璃混合料中加入0.8-10摩尔％的氧化钇可导致该玻璃更易熔融、具有优良的机械特性和经热处理后所形成的玻璃陶瓷的E-模量＞130Gpa。该陶瓷含具有可变组成如MgO∶Al₂O₃∶SiO₂＝2∶2∶5；1∶1∶3，1∶1∶4的高石英混晶或混合物以及顽辉石(MgO·Al₂O₃或MgO·0.5Al₂O₅·SiO₂)作为结晶相。TiO₂作为晶核形成剂，其另外在一定的范围内补偿了玻璃透明性的损失。Y₂O₃作为降低加工温度的添加剂。但Y₂O₃含量＞10摩尔％是不希望的，因为它大大增加了玻璃的结晶化倾向。

至今常用的玻璃陶瓷通常含顽辉石、镁橄榄石和堇青石作为主晶相。也描述了尖晶石相和假蓝宝石相作为次生相。SiO₂含量的下限为35重量％，通常SiO₂下限为40或42-44重量％。至今都认为，在该SiO₂浓度以下不可制备工业中可加工的玻璃。

在JA-A-2000-327365中描述含碱金属玻璃的下限为25重量％的SiO₂，在JA-A-11079785中描述无碱金属玻璃的下限为30重量％。

本发明的目的在于提供具有低SiO₂含量的新玻璃，但该玻璃在玻璃工业中是可加工的，并且可转变成具有高E-模量的玻璃陶瓷。

此外本发明的目的还在于提供一种玻璃陶瓷，其可被抛光到所需的表面粗糙度，并可用作磁性存储盘和反射镜***的基片。

所述目的是通过在权利要求中所定义的玻璃和由其所制得的玻璃陶瓷和其应用实现的。

意外地发现，如果在玻璃中加入Y₂O₃、Nb₂O₅和/或Ln₂O₃就可制备含低于前述的＞30重量％的小含量的形成晶格的SiO₂并同时适于工业加工的玻璃和玻璃陶瓷。还意外发现，这种玻璃不仅是高刚性和耐断裂的，而且在按需晶核形成或陶瓷化前其对晶相形成是稳定的，即可被冷却以去应力。此外该玻璃陶瓷可被抛光到Ra＜0.5nm的所需表面粗糙度。

本发明的玻璃或由其制得的玻璃陶瓷由三元体系“SiO₂-MgO-Al₂O₃”构成，并还含一定含量的B₂O₃。其SiO₂的最小含量为5重量％，特别是10重量％，特别优选15重量％。其上限通常为33重量％或30重量％，优选28重量％，特别优选25重量％。

MgO的最小含量为5重量％，优选8重量％，特别优选10重量％。MgO的上限为25重量％，优选20重量％。Al₂O₃的含量至少为25重量％，优选至少为30重量％。Al₂O₃的最高含量为40重量％，优选38重量％。氧化硼不是必须存在的，但B₂O₃的含量经常至少为1重量％，通常至少为2重量％，优选至少为3重量％，在本发明的组合物中B₂O₃含量的上限最大为15重量％，通常最大为12重量％，优选最大为10重量％或最大为9重量％。

在本发明的组合物中Y₂O₃、Ln₂O₃和Nb₂O₃组氧化物的含量至少为0.1重量％，通常至少为3重量％，优选至少为12重量％。这些氧化物的上限为30重量％，优选28重量％，特别优选上限为25重量％。各个氧化物的量通常为0.1-30重量％，优选Y₂O₃为10-30重量％，Ln₂O₃为0-20重量％或0-20重量％。这里Ln它括镧系元素，特别是La、Ce、Pr、Nd、Eu、Yb、Ho和Er。本发明的组合物还可含通常的澄清剂和流动剂如Sb₂O₃、As₂O₃、SnO₂作为其它组分，其量为适于此目的的通用含量。其上限对Sb₂O₃或As₂O₃各宜为最大5％，优选最大2％。

在一个优选实施方案中，本发明的玻璃或玻璃陶瓷含0-12重量％的TiO₂、0-10重量的ZrO₂、0-5重量％的CaO、0-5重量％的SrO、0-5重量的BaO、0-20重量％的ZnO。在本发明的一个优选实施方案中，该组合物含至少2重量％，优选至少4重量％的TiO₂，其最大量优选为12重量％，特别是最高为10重量％。只要包含这些其余的氧化物ZrO₂和ZnO，其最小量通常各为1或2重量％，最大量各占5或8重量％。

本发明的玻璃或玻璃陶瓷优选基本上不含碱金属氧化物如Li₂O、Na₂O和K₂O，这些氧化物仅作为由其余混合料组分所夹带的杂质而夹含。“基本上不含碱金属”意指其量最大为2重量％，通常最大为0.5重量％。

已表明，本发明的玻璃或玻璃陶瓷可含达10重量％，通常＜5重量％的过渡金属氧化物，而不会明显改变其所得到的特性如刚性、断裂强度和结晶特性。通常在本发明的玻璃或玻璃陶瓷中所含的过渡金属氧化物包括元素Fe、Co、Ni、Cr、Mn、Mo、V、Pt、Pd、Rh、Ru和W的氧化物，特别是MnO₂、Fe₂O₃、NiO、CoO、Cr₂O₃、V₂O₅、MoO₃和/或WO₃。

在本发明的一个优选实施方案中，组分SrO、BaO和CaO的总和至少为1重量％，优选至少为2重量％，通常最大为5重量％，特别是最大为4重量％。在本发明的一个优选实施方案中，只要存在，氧化物TiO₂和ZrO₂，则其含量至少为1重量％，优选至少为2重量％，且优选最高为13重量％，特别是最高为10重量％。

本发明的玻璃或玻璃陶瓷具有高弹性模量即至少＞110GPa。通常该E-模量为大于120GPa。依陶瓷化程序不同，该玻璃陶瓷的E-模量可大于150Gpa，在某些情况下甚至＞200Gpa。(该E-模量按DIN EN 843-2，Punkt4，Verfahren A：statisches Biegeverfahren测定)。

本发明的玻璃陶瓷中，晶粒嵌入玻璃基体中，且晶粒的大小通常但不必须为＜100nm-约3μm。为了该玻璃陶瓷的优良可抛光性，晶粒大小特别优选为50-500nm。已发现，通过结晶化可由本发明玻璃组合物得到含尖晶石、假蓝宝石和/或堇青石作为主晶相的玻璃陶瓷。即意外地还发现，如果避免了通常随高E-模量一起引入的晶相即顽辉石、高石英或低石英以及高石英混晶(这用本发明的组合物是可能的)，则正好可得到所需的玻璃陶瓷特性。此外，按本发明所得的玻璃陶瓷具有含烧绿石结构A₂B₂O₇的晶体，其中A³⁺是指镧系元素和/或钇，B⁴⁺是指Zr、Ti、Sn和/或Ru。此外，该玻璃陶瓷可含通式为A₂Si₂O₇的焦硅酸盐，其中A³⁺是指镧系元素、Y和/或Sc。但其优选为Y₂Si₂O₇(焦硅酸钇、硅钍钇矿)或Y₂Ti₂O₇(钇烧绿石)。

本发明还发现，结晶相的折出顺序对E-模量有决定性的影响。已表明，在小的尖晶石晶粒以及可能的小假蓝宝石晶粒，特别是Mg₂Al₄SiO₁₀型的主析出后，发生围绕主晶粒的假蓝宝石型和堇青石型的继发次生晶相，特别是如在主晶粒上面的覆层。本发明还发现，二次析出相的SiO₂含量和晶体结构与基础玻璃的硅含量和钇含量有关，基础玻璃的低SiO₂含量有助于假蓝宝石的形成。通过晶核形成剂(TiO₂、ZrO₂、P₂O₅)的选择和其含量可按需控制主晶或晶核的晶粒大小。次生相晶粒的大小可由动力学或热力学控制(利用扩散现象和外延现象)。作为三级晶相的是烧绿石、焦硅酸盐、磷钇矿和/或金红石。通过其析出可对其余的玻璃相含量并从而对所形成的玻璃陶瓷的E-模量产生影响。本发明还发现，在本发明玻璃陶瓷中的TiO₂不单作为晶核形成剂起作用，还嵌入具有高E-模量的晶相中。意外地还发现，在本发明工艺过程中加入的如SnO₂和As₂O₃等澄清剂结合进尖晶石相或烧绿石相中。这样，按本发明还可进一步降低其余玻璃相的含量，同时可按需析出具有高E-模量的晶粒。

因为所述的熔体几乎不含碱金属，所以也不可能由于碱金属扩散引起在存储器基片上涂覆的磁性层或磁光层或光学层的腐蚀。

本发明还发现，用本发明的玻璃进行陶瓷化时，在玻璃陶瓷体的表面上形成玻璃质层，其厚度明显大于在晶粒之间保留的残余玻璃量。该玻璃质层使存储器基片的半成品具有非常小的表面粗糙度。因为该玻璃相可比析出的晶体被更好地抛光，所以大大减少了后处理的耗费。

此外，本发明的玻璃或本发明的玻璃陶瓷具有非常好的机械特性如＞150MPa、特别是＞180Mpa的高弯曲断裂强度(按DIN EN 843-1作为三点弯曲强度测定)，且其K_1c(按A.G.Evans，E.A.Charles，J.Amer.Ceram.Soc.59(1976)371测定)为＞1.3MPam^11/2。

本发明的玻璃通过在高于Tg温度下的热处理转变成相应的玻璃陶瓷。此时该转变温度和晶体相的形成是借助已知方法如通过差热分析(DTA)得出的保持曲线测定的。

为将玻璃转变成玻璃陶瓷，要在转变温度下加热直到晶粒相析出。通常在Tg以上约5-50℃，优选在Tg以上10-30℃下加热玻璃直到有足够的主晶粒形成。该玻璃的通常的玻璃转变温度为700-850℃。

用于形成主晶粒或晶核的保持时间与所需特性有关，并且通常至少为0.5小时，优选至少1小时，特别优选至少1.5小时。通常3天被认为是最长时间，作为形成主晶核的最长时间优选为2天和特别是1天。在大部分情况下，2-12小时是足够的。接着加热到更高温度，在此温度下析出主晶相。

该温度通常为高于主晶粒形成温度至少20℃，优选至少50℃。在特别情况下，在主晶相(次晶体)析出后，特别是将尖晶石、假蓝宝石和/或堇青石再次加热到更高的温度，以由在主晶体和/或次晶体之间保留的残余玻璃相析出其它晶体相如烧绿石、焦硅酸盐、磷钇矿和/或金红石以及它们的混合物被证明是合适的。

本发明的玻璃陶瓷的热膨胀系数(WAK)α_20-600为4-9×10^-6K^-1(按DIN-ISO 7991测定)。

本发明的玻璃特别适于制备磁性存储盘、磁光存储器、反射镜载体或为此用的基片。

本发明将以下面的实施例进行详述。

图1示出本发明玻璃的差热分析研究的结果(即实施例1的DTA曲线)。

为确定本发明的基础玻璃向玻璃陶瓷转变的温度-时间程序，估算了各晶相的形成温度。这是借助于差热分析进行的。结果中得到一组曲线(如同图1)，其中相关于曲线基准(虚线)在曲线中放热反应以峰(最大值)表示，吸热反应以谷(最小值)表示。结晶反应通常是放热的；结构状态变化或聚集态变化通常是吸热的。

对本发明的玻璃，第一个最小值在＞700℃的温度范围，常常也在高于740℃达到。DTA曲线下降到该最小值的拐点表明该玻璃的转变温度Tg(图1中约780℃)。

在所标记的温度间隔1中的平坦的最大值相应于晶核形成或主晶相析出的温度范围。在本发明的玻璃/玻璃陶瓷情况下，在此温度范围内发生从晶体结构分析不能进一步特征化的晶核或非常小的尖晶石晶粒(晶粒体积＜150nm³)的析出。

在所标记的温度范围2中包含明显的峰。这表明在主晶核上的次晶相的放热结晶反应。

在温度范围3中，通过不同的峰也明显示出放热反应，这些峰归因于三级晶相的结晶作用。

在无峰或无谷的温度间隔4中发生析出相的熟化、生长或也可能是内在的再结晶。但这些过程在整个＞Tg的温度范围内也是可能的，甚至在温度间隔1、2和3中也是可能的。

以F_p标记的明显的谷(图1中约1415℃处)表征该玻璃陶瓷的熔点。

为制备本发明的玻璃陶瓷，该晶核或主晶粒优选在低于温度间隔1的2/3的温度下形成，其中选用较低半段内的温度是有利的。该标记范围1的较低1/3段内的温度更为优选。在经过足够长的保持时间后或形成足够大量的主晶粒或晶核后，将其加热到更高温度，在此温度下该玻璃陶瓷的主晶相析出或主晶粒显示出明显的生长。该温度通常在标记的温度间隔2中，并至少是高于晶核形成温度20K，优选至少高50K，力求使该温度范围在图1标记的范围2中的最大峰的±50K范围内。将该玻璃陶瓷保持在此温度下，直到析出的晶粒达到足够的大小。

接着将该材料加热到更高温度，通常是温度间隔3和4的温度。将该玻璃陶瓷保持在此温度下，以使具有足够晶粒大小的三级晶相的晶体析出。

为形成主晶相、次晶相或三级晶相而在各温度下的保持时间依其生长速度而定，通常是至少15分钟，优选至少30分钟，其中保持时间为60-180分钟，特别是90-120分钟是特别有利的。保持时间的上限通常最大60小时，优选最大12小时。在大多情况下，也可在主晶相或晶核形成和熟化后加热到另一较高温度如加热到图1中的温度间隔4内的温度，以使次晶相和三级晶相同时析出晶体或再结晶。

在原始玻璃陶瓷化时，按本发明以5-15K/min，特别是以10K/min较快地加热到稍低于Tg。然后以约3-8K/min，通常以约5K/min较慢地加热到用于析出主晶相或晶核的温度。在大多情况下，加热速度也可为0.5-3K/min。次晶相或三级晶相析出结晶的较高温度可以0.5-200K/min的非常不同的加热速率来达到。该加热速率的确定与各基体材料中的各晶相的生长速度有关。

下面给定的玻璃按如下制备：

在Pt/Rh坩埚中于1600-1700℃下熔化其加料量为100g-3kg的各种玻璃混合料，并浇注成板(0.5-3cm厚)。该玻璃板在Tg+20K下较慢地冷却到室温。

为制备玻璃陶瓷，将玻璃按如下表中预先给定的程序进行热处理。这时析出不同晶相的晶粒。该结晶以一步或多步温度程序进行。例如数据800℃/2h、950℃/1h、1050℃/1h意指该玻璃在800℃下经受2小时热处理，接着在950℃下经受1小时热处理，最后在1050℃下经受1小时热处理。

据证实尖晶石为首先出现的晶粒相，其在约750-900℃的温度范围内在1-2小时后形成。该尖晶石的晶体生长或假蓝宝石或其它晶相的析出可在850-1050℃的第二步热处理中于约2小时后发生。各别情况下该晶体的生长也可通过在约900℃下延长保持时间达到。在表中Sp表示尖晶石，Sa表示假蓝宝石，Co表示堇青石，Ps表示焦硅酸钇，Pc表示钇烧绿石，Xe表示磷酸钇(磷钇矿)，Ru表示金红石(TiO₂)。

可从多方面描述该制备的玻璃和玻璃陶瓷的特征。E-模量和弯曲断裂强度由弯曲断裂实验测出，K_1c值按VICKERS方法通过测量径向裂纹长度算出。密度可用浮力方法测定，热膨胀系数可用膨胀测定法确定。晶相分析通过X-射线衍射法完成。晶体结构和构造由扫描电子显微照片导出。按标准光泽进行扫描增强显微镜检测(AFM)，它可提供表面特性。测量值的平均值给出表面粗糙度的给定值。这时Ra为测量值的算术平均值，rq(或rms)为测量值的几何平均值。PV表示峰到谷即沿测量线段的最大/最小的间距。

实施例P 1853

        1                      2                       3

        重量％                 重量％                  重量％

SiO₂   32.72                  23.88                   22.89

B₂O₃  3.79                   8.29                    3.97

P₂O₅  0.10                   0.10                    8.10

Al₂O₃ 37.02                  30.38                   29.12

TiO₂    2.90                   5.57                    5.34

Y₂O₃   8.20                  11.20                   10.74

MgO       15.37                 12.81                   12.28

CaO                             2.78                    2.67

SrO                             2.06                    1.97

BaO                             3.04                    2.92

结晶程序    E-模量    晶相             结晶程序    E-模量    晶相    结晶程序    E-模量    晶相

            (GPa)                                  (GPa)                         (GPa)

玻璃态     90±6-     -                玻璃态      117±4    -       玻璃态     109±3     -

850℃/2h   134±4     Sp/Sa            760℃/2h    116±18   Sa/Ps   800℃/2h   125±10    Sp/Sa

                                       930℃/0.5h                    900℃/1h

850℃/1h   147±4     Sp(？)/Sa/(Co？) 760℃/4h    124±9S   a/Ps/Pc 760℃/4h   122±9     Sp/Sa/Xe

950℃/1h                               1040℃/1h                     960℃/0.5h

800℃/1h              Sa/Co/Ps/Pc                                    760℃/4h   127±7     Sp/Sa/Xe/Ru

950℃/1h                                                             1040℃/1h

1050℃/1h

1050℃/1h             Sa/Co/Pc

1150℃/1h

        4                       5                    6

        重量％                 重量％               重量％

SiO₂   22.47                  21.37                23.26

B₂O₃  3.47                   1.77                 1.80

P₂O₅  7.08                   5.41                 7.33

Al₂O₃ 33.05                  33.67                34.20

TiO₂   3.98                   10.14                6.24

Y₂O₃  16.69                  14.34                11.65

MgO      13.06                  13.31                13.52

CaO

SrO

BaO

结晶程序    晶相       结晶程序    E-模量        晶相        结晶程序    E(GPa)    晶相

玻璃态      -          玻璃态      146±4        (Sp)        玻璃态                 -

1000℃/1h   Sa/Co/Xe                                         800℃/12h   125       (Sp？)/Sa

                                                             600℃/60h   158       Sa

                                                             760℃/4h

                                                             1040℃/1h             Sa/Xe/Pc/Ru

         7                                             8

        重量％                                        重量％

SiO₂   21.23                                         22.70

B₂O₃  0.00                                          1.77

P₂O₅  10.03                                         7.20

Al₂O₃ 26.41                                         31.70

TiO₂   9.41                                          8.11

Y₂O₃  18.61                                         14.00

MgO      9.97                                         13.10

CaO      1.32                                         1.42

SrO      1.22

BaO      1.81

结晶程序    E-模量    晶相            结晶程序        E(GPa)    晶相

                      (GPa)

玻璃态                ---             玻璃态          135       -

800℃/12h    125      (Sp？)/Sa       800℃/12h       137       Sp/Sa

800℃/60h    134      Sa              800℃/48h       148       Sp/Sa

760℃/4h              Sa/Xe/Pc/Ru     800℃/12h       180       Sa/Xe/Pc/Ru

1040℃/1h                             1040℃/1h

缩写：Sp：尖晶石；Sa：假蓝宝石；Co：堇青石；Ps：焦硅酸钇；Pc：钇烧绿石；Xe：磷酸钇(磷钇矿)；Ru：金红石(TiO₂)

(  )：次要的相

？：未清楚辨明的相

Claims (12)

1.一种用于制备E-模量＞110Gpa的高刚性耐断裂玻璃陶瓷的含镁的硅铝酸盐型可结晶化的玻璃，其特征在于具有下列含量：

5-33重量％的SiO₂

25-40重量％的Al₂O₃

5-25重量％的MgO

0-15重量％的B₂O₃

0.1-30重量％的Y₂O₃、Ln₂O₃、As₂O₃和/或Nb₂O₅

0.1-10重量％的P₂O₅。

2.权利要求1的玻璃，其特征在于，其碱金属含量＜2重量％。

3.上述权利要求之一的玻璃，其特征在于，该玻璃的过渡金属氧化物的含量最大为10重量％。

4.权利要求3的玻璃，其特征在于，所述过渡金属氧化物是MnO₂、Fe₂O₃、NiO、CoO、Cr₂O₃、V₂O₅、MoO₃、WO₃。

5.上述权利要求之一的玻璃，其特征在于，该玻璃含0-5重量％的CaO、0-5重量％的SrO和/或0-5重量％的BaO。

6.上述权利要求之一的玻璃，其特征在于，该玻璃含0-12重量％的TiO₂、0-10重量％的ZrO₂和/或0-20重量％的ZnO。

7.上述权利要求之一的玻璃，它是在Tg以上5-50℃的温度下通过消除应力2分钟至1小时而得到的。

8.一种通过加热权利要求1-7之一的玻璃而得到的玻璃陶瓷。

9.权利要求1-7之一的玻璃在制备玻璃陶瓷中的应用。

10.权利要求9的应用，其特征在于，按照由差热分析所得的保持曲线加热所述玻璃直到析出晶粒相。

11.权利要求9或10的应用，其特征在于，将所述玻璃加热到第一晶核形成温度至少30分钟，以形成主晶核，然后加热到第二主结晶温度至少30分钟，在此温度下在主晶核上形成尖晶石、假蓝宝石和/或堇青石类的晶相，且需要时再加热到更高温度至少0.5小时，以形成磷钇矿(YPO₄)、焦硅酸钇(Y₂Si₂O₇)以及钇烧绿石(Y₂Ti₂O₇)和/或金红石(TiO₂)类的晶相。

12.权利要求9-11的应用，其用于制备磁性存储盘、磁光存储器和反射镜载体。

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