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Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)透明微晶玻璃具有低热膨胀系数、高可见光透过率以及较高强度等优异性能,广泛应用于电子封装、防火门窗、光学器件及雷达天线外罩等领域。本文利用熔融-晶化法制备LAS透明微晶玻璃,系统研究玻璃组分、成型工艺及热处理工艺对微晶玻璃结构和光学性能的影响规律,以及过渡金属离子和稀土离子掺杂LAS微晶玻璃的透光性和荧光特性。ANSYS有限元分析表明,玻璃在熔制过程中形成温度梯度场,坩埚壁附近的温度较高,中间温度较低,恒温阶段坩埚内出现有利于玻璃液均匀和澄清的传质对流;成型过程中,厚度大的玻璃表层温度较低,但内部温度大部分高于形核温度(>700℃),容易出现析晶。熔体冷却速率低的厚玻璃内部有初始晶核析出,并在热处理阶段异常生长,导致玻璃内部失去透光性。热稳定性研究表明,β-石英固溶体LAS微晶玻璃在900℃以内能够长时间稳定存在,超过此温度开始转变成不透明的β-锂辉石固溶体。MgF2具有助熔和形核双重作用,在以ZrO2/TiO2作为晶核剂的LAS玻璃中添加一定量的MgF2,随其含量增大,晶化温度明显降低,晶粒尺寸先减小后增大;玻璃析晶活化能呈增大趋势,晶化指数先增大后减小。MgF2含量低于0.5wt%时玻璃可以通过分相促进形核,起到细化晶粒作用;含量较高时,微晶玻璃的热稳定性降低,容易导致晶粒异常长大而失透。稀土和过渡金属离子掺杂的LAS微晶玻璃结构分析表明,Ce4+、Nd3+离子的钉扎作用有助于增强微晶玻璃的结构稳定性,抑制β-石英固溶体向β-锂辉石固溶体的转变,且都有细化晶粒效果,但降低了原始玻璃和微晶玻璃的可见光透过率。热处理前后离子价态的变化以及离子共掺杂的二次显色和补色效应使得LAS微晶玻璃颜色呈现出多样化,这为微晶玻璃的可控着色提供了可能。稀土离子掺杂的LAS微晶玻璃荧光光谱分析表明,Sm3+和Ce4+共掺杂时Ce3+离子可以有效地将激发能量传递给Sm3+离子,从而提高Sm3+离子的发光效率。随着Ce3+离子浓度增加,Ce3+与Sm3+离子相互作用减弱,对Sm3+的能量传递效率降低,导致LAS微晶玻璃发光强度降低。上述研究成果对于制备高透明度LAS微晶玻璃、晶粒细化、微晶玻璃着色以及高发光效率的微晶玻璃具有一定的理论参考意义和应用价值。