Role of MgO in lowering glass transition temperature and increasing hardness of lithium silicate glass and glass-ceramics

材料科学 玻璃化转变 结晶 微观结构 复合材料 玻璃陶瓷 弹性模量 陶瓷 多孔玻璃 硅酸盐 矿物学 化学工程 多孔性 聚合物 工程类 化学
作者
Santa Kolay,Parag Bhargava
出处
期刊:Ceramics International [Elsevier]
卷期号:48 (9): 12699-12711 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.ceramint.2022.01.139
摘要

The effect of variation of MgO (1.5, 4.5 and 7.5 mol%) content on glass structure, crystallization behavior, microstructure and mechanical properties in a Li2O–K2O–Na2O–CaO–MgO–ZrO2–Al2O3–P2O5–SiO2 glass system has been reported here. Increased amount of MgO enhanced the participation of Al2O3 as a glass network former along with [SiO4] tetrahedra, reducing the amount of non-bridging oxygen (NBO) and increasing bridging oxygen (BO) amount in glass. The increased BO in glass resulted in a polymerized glass structure which suppressed the crystallization and subsequently increased the crystallization temperature, bulk density, nano hardness, elastic modulus in the glasses as well as the corresponding glass-ceramics. MgO addition caused phase separation in higher MgO (7.5 mol%) containing glass system which resulted in larger crystals. The nano hardness (∼10 GPa) and elastic modulus (∼127 GPa) values were found to be on a much higher side in 7.5 mol% MgO containing glass-ceramics as compared to lower MgO containing glass-ceramics.
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