Известно, что введение в состав стекол системы ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 (ЦМАС) небольших добавок Na2O (до 5 мол. %) не препятствует получению ситаллов на основе цинковой шпинели (ганита) ZnAl2O4 и позволяет использовать ионный обмен для дополнительного улучшения их механических свойств. В данной работе методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) с привлечением данных рентгенофазового анализа (РФА) изучена субмикроструктура ЦМАС-ситаллов с добавками оксида натрия в прозрачном состоянии и на начальных стадиях опалесценции и глушения. Основная кристаллическая фаза, цинковая шпинель, выделившаяся в ситалле, не содержит катионов натрия: они концентрируются в остаточной стеклофазе, создавая благоприятные условия для упрочнения материала методом ионного обмена. После термообработки стекла в течение 10 ч в области температур 770…790 °C в дополнение к цинковой шпинели кристаллизуется силикат цинка-магния (Zn, Mg)2SiO4, размеры частиц которого достигают 15…20 нм, в то время как размеры кристаллов ZnAl2O4 не превышают 6 нм, и поэтому именно силикатная фаза лимитирует получение прозрачных ситаллов и препятствует улучшению прочностных свойств.
Иван Анатольевич Веселов – аспирант, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Георгий Юрьевич Шахгильдян – кандидат химических наук, доцент, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Виталий Иванович Савинков – кандидат технических наук, ассистент кафедры химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
Елена Николаевна Субчева – старший инженер-исследователь, научно-технологический университет «Сириус», Сочи, Россия
Владимир Николаевич Сигаев – доктор химических наук, профессор, заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов, Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия
1. Guo Y., Wang J., Ruan J., et al. Microstructure and ion-exchange properties of glass-ceramics containing ZnAl2O4 and ?-quartz solid solution nanocrystals // Journal of the European ceramic society. 2021. V. 41. P. 5331 – 5340.
2. Veselov I., Shakhgildyan G., Savinkov V., et al. Ultra-strong transparent ZnAl2O4 glass-ceramics via controlled crystallization and ion exchange // Materials. 2025. V. 18, Is. 22. P. 5230.
3. Наумов А. С., Сигаев В. Н. Прозрачные ситаллы на основе литиевоалюмосиликатной системы // Стекло и керамика. 2023. Т. 96, № 11. С. 54 – 63. [Naumov A. S., Sigaev V. N. Transparent lithium–aluminum–silicate glass-ceramics (overview) // Glass Ceram. 2024. V. 80. P. 491 – 499.]
4. Benitez T., Gomez S. Y., Novaes A. P., et al. Transparent ceramic and glass-ceramic materials for armor applications // Ceramics International. 2017. V. 43, Is. 16. P. 13031 – 13046.
5. Wei S., Jiang H., Dong C., et al. Effect of Al2O3 on crystallization, microstructure and properties of zinc spinel glass-ceramics // Ceramics International. 2025. V. 51, Is. 17. P. 23244 – 23254.
6. Shengshuo Cao, Zhang T., Tian X., et al. The effect of ZrO2 on the structure, properties and crystallization behavior of transparent lithium disilicate based glass-ceramics // Ceramics International. 2025. V. 51. P. 3383 – 3393.
7. Li M., Xu G., Liu J., et al. The preparation of transparent cristobalite glass-ceramics by substituting Li2O with MgO // Journal of Non-Crystalline Solids. 2025. V. 653. P. 123423.
8. Zhang X., Wang J., Han J. Crystallization kinetics, structural and mechanical properties of transparent lithium aluminosilicate glass-ceramics // Journal of Non-Crystalline Solids. 2023. V. 603. P. 122113.
9. Wu J., Lin C., Liu J., et al. The effect of complex nucleating agent on the crystallization, phase formation and performances in lithium aluminum silicate (LAS) glasses // Journal of Non-Crystalline Solids. 2019. V. 521. P. 119486.
10. Li M., Xu G., Dong J., et al. Effect of substituting Li2O with ZnO on the crystallization and properties of Li2O–Al2O3–SiO2 transparent glass-ceramics // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 24521 – 24530.
11. He D., Ma H., Zhong H. Effect of different nucleating agent ratios on the crystallization and properties of MAS glass ceramics // Journal of the European ceramic society. 2021. V. 41. P. 342 – 350.
12. Bao Z., Wang X., Luo W., et al. A novel transparent glass-ceramic with the crystallization of Mg0.6Al1.2Si1.8O6 from MgO–Al2O3–SiO2 system without adding nucleating agents // Ceramics International. 2024. V. 51. P. 6824 – 6834.
13. Lu Y., Xie J., Guo Y., Liu C. Transparent magnesium aluminosilicate glass-ceramics with high content of ZrO2 // Journal if the European Ceramics Society. 2024. V. 44. P. 116721.
14. Xu G., Li M., Dong J., et al. Effect of substituting Na2O with B2O3 on the crystallization and properties of MgO-Al2O3-SiO2 transparent glass-ceramics // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 2670 – 2679.
15. Han L., Song J., Lin C., et al. Crystallization, structure and properties of MgO–Al2O3–SiO2 highly crystalline transparent glass-ceramics nucleated by multiple nucleating agents // Journal of the European Ceramic Society. 2018. V. 38. P. 4533 – 4542.
16. Han L., Song J., Zhang Q., et al. Crystallization, structure and characterization of MgO–Al2O3–SiO2–P2O5 transparent glass-ceramics with high crystallinity // Journal of Non-Crystalline Solids. 2008. V. 48. P. 123 – 131.
17. Yi L., Zhang R., Kong F., et al. Refinement of ZnAl2O4 crystal in ZnO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics by application of thermoelectric coupling field // Ceramics International. 2022. V. 48. P. 14618 – 14625.
18. Guimar G., Sawamura S., Ramirez M. H., Mastelaro V. R. Balancing color and hardness in ZnO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics by tailoring the ZrO2/TiO2 nucleating agents ratio // Crystal Growth and Design. 2024. V. 24, Is. 23. P. 9914 – 9924.
19. Kurajica S., Sipusic J., Zupancic M., et al. ZnO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics: influence of composition on crystal phases crystallite size and appearance // Journal of Non-Crystalline Solids. 2021. V. 553. P. 120481.
20. Shakhgildyan G., Alekseev R., Golubev N., et al. One-step crystallization of gahnite glass-ceramics in a wide thermal gradient // ChemEngineering. 2023. V. 7, Is. 2. P. 32.
21. Dysmhits O., Vitkin V., Alekseeva I., et al. Transparent glass-ceramics based on Co2+-doped ?-GaxAl2?xO3 spinel nanocrystals for passive Q-switching of Er lasers // Journal of Luminescence. 2021. V. 234. P. 117993.
22. Zhang P., Luo Z., Liu S., et al. Crystallization kinetics and optical properties of transparent glass-ceramics embedding ZnGa2O4 nanocrystals with enhanced defect luminescence // Journal of Non-Crystalline Solids. 2022. V. 576. P. 121255.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.03.pp.003-008
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
