微晶玻璃是通过析晶得到的多晶体,晶体尺寸小于10μm,晶相体积含量在50%以上.选择合适的玻璃组成与玻璃析晶温度制度,可得到低膨胀或负膨胀的微晶玻璃,使微晶玻璃具有较高的耐热振性,作为直接接触明火的壁炉玻璃和烤炉玻璃。
对于耐热微晶玻璃组成有以下要求。
① 超耐热微晶玻璃的线膨胀系数应小于20×10-7℃-1,耐热振性大于400℃。要求玻璃主晶相位低膨胀相或负膨胀相,且这些晶相应有较高的比例。
② 透明微晶玻璃晶粒尺寸应小于可见光的波长,且其折射率与基质玻璃相同,不产生散射。如锂硅酸盐玻璃以TiO2加ZrO2为晶核剂在800~900℃温度下晶化,得到的主晶相位晶粒尺寸在100nm以下、折射率为1.554的β-石英固溶体,耐热微晶玻璃为透明的。如果晶粒尺寸在1μm以上,这时微晶玻璃就不透明的。
③ 玻璃的融化温度不能太高,黏度-温度曲线应符合压制、吹制和注射成形的要求。超耐热和耐热微晶玻璃的组成中Al2O3含量喝高,大25%,而碱金属演化为含量很低,在5%以下,玻璃非常难于熔化。许多微晶玻璃的成形性能较差,只能浇注成平板,而制成形状较为复杂的炊具与餐具有难度。
④ 根据析出的晶相和晶粒尺寸的要求,确定合适的核化或晶化温度,铝硅酸盐微晶玻璃组成,以TiO2加ZrO2为晶核剂,核化和晶化温度不同,可制备出透明微晶玻璃或乳白色微晶玻璃。晶化温度比较低,900~950℃时的主晶相位β-石英固溶体,微晶玻璃时透明度,但将微晶化温度提高到1100~1200℃时,主晶相变为β-锂辉石固溶体,成为不透明的微晶玻璃,性能也发生改变。β-石英固溶体的线膨胀系数应小于(-3~0)×10-7℃-1,而β-锂辉石固溶体型的膨胀系数增加到(7~13)×10-7℃-1,最高使用温度也不同,透明微晶玻璃使用温度860℃,乳白色微晶玻璃为1000~1200℃。原因是β-石英固溶体加入到860℃以上时,逐步向β-锂辉石固溶体转变,晶粒也长大到1~2μm,变为不透明,因此控制核化和晶化温度十分重要。
⑤ 着色剂在一般玻璃中的颜色和在微晶玻璃中的颜色有很大的区别,不能将有色玻璃所使用的着色剂简单低地照搬至微晶玻璃中必须选用合适的微晶玻璃着色剂。如Co3O4可将玻璃着色成蓝色,但Li2O-Al2O3-SiO2系统主晶相位β-石英固态体的透明微晶玻璃中Co3O4和Fe2O3着色成淡黄色。而要使β-锂辉石固溶体的微晶玻璃着色成亮蓝乳浊色,需加入Fe2O3、NiO、WO作着色剂。