JPH05294669A - 機械加工可能な結晶化ガラス及びその製造方法 - Google Patents
機械加工可能な結晶化ガラス及びその製造方法Info
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- JPH05294669A JPH05294669A JP9801092A JP9801092A JPH05294669A JP H05294669 A JPH05294669 A JP H05294669A JP 9801092 A JP9801092 A JP 9801092A JP 9801092 A JP9801092 A JP 9801092A JP H05294669 A JPH05294669 A JP H05294669A
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- crystallized glass
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/16—Halogen containing crystalline phase
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁性(特に高温域での絶縁性)、耐摩耗性
に優れ、一般の超硬工具で機械加工することのできる結
晶化ガラス及びその製造方法を提供する。 【構成】 重量%で表示して、30.0%のSi
O2、5.8%のAl2O3、37.5%の低純度酸化ラ
ンタン、13.8%のMgO、3.0%のCaO、5.
4%のK2O及び4.6%のFの製品組成になるように
調合した原料を1500℃で4時間溶融し、徐冷してガ
ラスを得る。このガラスを700℃で熱処理し、さらに
950℃で再び熱処理し結晶化ガラスを得る。
に優れ、一般の超硬工具で機械加工することのできる結
晶化ガラス及びその製造方法を提供する。 【構成】 重量%で表示して、30.0%のSi
O2、5.8%のAl2O3、37.5%の低純度酸化ラ
ンタン、13.8%のMgO、3.0%のCaO、5.
4%のK2O及び4.6%のFの製品組成になるように
調合した原料を1500℃で4時間溶融し、徐冷してガ
ラスを得る。このガラスを700℃で熱処理し、さらに
950℃で再び熱処理し結晶化ガラスを得る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い絶縁性と硬度を有
し、機械加工性にすぐれた結晶化ガラス及びその製造方
法に関する。
し、機械加工性にすぐれた結晶化ガラス及びその製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】真空機器部品、熱処理用治具等各種絶縁
材料あるいは耐熱性断熱材料として、セラミックス材料
が用いられている。但し、一般にセラミックスは非常に
加工し難く、この点を改善したものとしてマシナブルセ
ラミックスが開発されている。これは、へき開性の結晶
を含有させたり、あるいは微細クラックを含有させるこ
とによって、材料の破壊につながるクラックの進展を食
い止め、精密加工を可能にしているものである。
材料あるいは耐熱性断熱材料として、セラミックス材料
が用いられている。但し、一般にセラミックスは非常に
加工し難く、この点を改善したものとしてマシナブルセ
ラミックスが開発されている。これは、へき開性の結晶
を含有させたり、あるいは微細クラックを含有させるこ
とによって、材料の破壊につながるクラックの進展を食
い止め、精密加工を可能にしているものである。
【0003】これらマシナブルセラミックスの中でへき
開性結晶を含有するタイプの最も代表的なものが雲母を
含有するマシナブルセラミックスで、例えば特公昭54
−34775号にはSiO2−B2O3−Al2O3−Mg
O−R2O−F(R:K,Na,Rb,Cs)系の結晶
化ガラスが機械加工可能な耐熱絶縁材料として提案され
ている。また、微細クラックを含有するタイプの最も代
表的なものがアルミニウムチタネート結晶を含むマシナ
ブルセラミックスで、例えば特開昭57−135774
号には機械加工可能で非常に耐熱性に優れるセラミック
スが提案されている。
開性結晶を含有するタイプの最も代表的なものが雲母を
含有するマシナブルセラミックスで、例えば特公昭54
−34775号にはSiO2−B2O3−Al2O3−Mg
O−R2O−F(R:K,Na,Rb,Cs)系の結晶
化ガラスが機械加工可能な耐熱絶縁材料として提案され
ている。また、微細クラックを含有するタイプの最も代
表的なものがアルミニウムチタネート結晶を含むマシナ
ブルセラミックスで、例えば特開昭57−135774
号には機械加工可能で非常に耐熱性に優れるセラミック
スが提案されている。
【0004】また、近年、従来とは全く異なった新しい
タイプの結晶を含有するマシナブルセラミックスが提案
されている。特開昭63−45148号、特開平3−2
05324号、特願平3−58185号は特徴的な希土
類系の結晶を含有する結晶化ガラスが機械加工可能なセ
ラミックスになることを示している。
タイプの結晶を含有するマシナブルセラミックスが提案
されている。特開昭63−45148号、特開平3−2
05324号、特願平3−58185号は特徴的な希土
類系の結晶を含有する結晶化ガラスが機械加工可能なセ
ラミックスになることを示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、雲母に
代表されるようなへき開性を有する結晶を含有するタイ
プ、微細クラックを含有するタイプ、希土類系の結晶を
含有するタイプのいずれの場合も、絶縁性(特に高温域
での絶縁性)、耐摩耗性、耐熱性、強度、化学的耐久性
等について改善を求められていた。
代表されるようなへき開性を有する結晶を含有するタイ
プ、微細クラックを含有するタイプ、希土類系の結晶を
含有するタイプのいずれの場合も、絶縁性(特に高温域
での絶縁性)、耐摩耗性、耐熱性、強度、化学的耐久性
等について改善を求められていた。
【0006】特公昭54−34775号における雲母含
有系の結晶化ガラスは、高温域での絶縁性がやや低いと
いう問題があった。また、近年絶縁性を改善したタイプ
のものが提案されている(例えば、特公平2−4742
0号、特開平3−88744号等)が、これらも耐摩耗
性がやや低いという問題があった。
有系の結晶化ガラスは、高温域での絶縁性がやや低いと
いう問題があった。また、近年絶縁性を改善したタイプ
のものが提案されている(例えば、特公平2−4742
0号、特開平3−88744号等)が、これらも耐摩耗
性がやや低いという問題があった。
【0007】特開昭57−135774号におけるアル
ミニウムチタネート結晶含有のセラミックスは、耐熱性
は高いものの強度が低いという問題があった。
ミニウムチタネート結晶含有のセラミックスは、耐熱性
は高いものの強度が低いという問題があった。
【0008】特開昭63−45148号等における希土
類系の結晶を含有する結晶化ガラスは、絶縁性は優れて
いるものの、やや機械加工性が悪いという問題があっ
た。
類系の結晶を含有する結晶化ガラスは、絶縁性は優れて
いるものの、やや機械加工性が悪いという問題があっ
た。
【0009】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであって、絶縁性(特に高温域での絶縁
性)、耐摩耗性に優れ、一般の超硬工具で機械加工する
ことのできる結晶化ガラス及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
なされたものであって、絶縁性(特に高温域での絶縁
性)、耐摩耗性に優れ、一般の超硬工具で機械加工する
ことのできる結晶化ガラス及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1の機械加工可能
な結晶化ガラスは、雲母結晶及びカルシウム希土類系珪
酸塩結晶を主結晶相とすることを特徴とする。
な結晶化ガラスは、雲母結晶及びカルシウム希土類系珪
酸塩結晶を主結晶相とすることを特徴とする。
【0011】請求項2の機械加工可能な結晶化ガラス
は、重量%で表示して30〜60%のSiO2、0〜1
0%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5〜40%のR
2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、Dy、Er、
Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合物を示す、
5〜30%のMgO、0.5〜10%のCaO、0〜1
0%のSrO、0〜10%のBaO、2〜10%のK2
O、3〜15%のFの組成から成り、雲母結晶及びカル
シウム希土類珪酸塩結晶を主結晶とすることを特徴とす
る。
は、重量%で表示して30〜60%のSiO2、0〜1
0%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5〜40%のR
2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、Dy、Er、
Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合物を示す、
5〜30%のMgO、0.5〜10%のCaO、0〜1
0%のSrO、0〜10%のBaO、2〜10%のK2
O、3〜15%のFの組成から成り、雲母結晶及びカル
シウム希土類珪酸塩結晶を主結晶とすることを特徴とす
る。
【0012】請求項3の機械加工可能な結晶化ガラスの
製造方法は、重量%で表示して30〜60%のSi
O2、0〜10%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5
〜40%のR2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、
Dy、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混
合物を示す、5〜30%のMgO、0.5〜10%のC
aO、0〜10%のSrO、0〜10%のBaO、2〜
10%のK2O、3〜15%のFの組成のガラスになる
ように原料組成物を高温で溶融した後、700〜900
℃で熱処理し、更に900〜1100℃で再び熱処理し
て結晶化ガラスとすることを特徴とする。
製造方法は、重量%で表示して30〜60%のSi
O2、0〜10%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5
〜40%のR2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、
Dy、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混
合物を示す、5〜30%のMgO、0.5〜10%のC
aO、0〜10%のSrO、0〜10%のBaO、2〜
10%のK2O、3〜15%のFの組成のガラスになる
ように原料組成物を高温で溶融した後、700〜900
℃で熱処理し、更に900〜1100℃で再び熱処理し
て結晶化ガラスとすることを特徴とする。
【0013】
【作用】以下に、本発明の結晶化ガラスの組成限定理由
および熱処理条件限定理由について説明する。
および熱処理条件限定理由について説明する。
【0014】SiO2は上限量より高いと、溶融が困難
になる、あるいは目的とする雲母、希土類系結晶の析出
量が少なくなり、機械加工性が悪くなる。下限量より低
いと、ガラスが失透しやすくなる。
になる、あるいは目的とする雲母、希土類系結晶の析出
量が少なくなり、機械加工性が悪くなる。下限量より低
いと、ガラスが失透しやすくなる。
【0015】B2O3はガラスの溶解性向上、失透性抑制
に有効な成分である。上限量より高いと、希土類系結晶
が析出しなくなる。
に有効な成分である。上限量より高いと、希土類系結晶
が析出しなくなる。
【0016】Al2O3は上限量より高いと、結晶化物の
均質性が悪くなり、機械加工することができない。下限
量より低いと、雲母、希土類系結晶の析出量が少なくな
り、機械加工性が悪くなる。
均質性が悪くなり、機械加工することができない。下限
量より低いと、雲母、希土類系結晶の析出量が少なくな
り、機械加工性が悪くなる。
【0017】R2O3(R:Y、La、Pr、Nd、D
y、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合
物を示す)は上限量より高いと、1600℃以下ではガ
ラス化しないか、あるいはガラス化したとしてもそのガ
ラスが失透しやすい。下限量より低いと、希土類系結晶
の析出量が少なくなり、耐摩耗性が低下する。
y、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合
物を示す)は上限量より高いと、1600℃以下ではガ
ラス化しないか、あるいはガラス化したとしてもそのガ
ラスが失透しやすい。下限量より低いと、希土類系結晶
の析出量が少なくなり、耐摩耗性が低下する。
【0018】MgOは上限量より高いと、雲母結晶の析
出量が少なくなり、同時にガラスが失透し易くなる。下
限量より低いと、雲母結晶の析出量が少なくなり、機械
加工性が悪くなる。
出量が少なくなり、同時にガラスが失透し易くなる。下
限量より低いと、雲母結晶の析出量が少なくなり、機械
加工性が悪くなる。
【0019】CaOは上限量より高いと、結晶化物の均
質性が悪くなり、機械加工することができない。下限量
より低いと、希土類系結晶の析出量が少なくなり、耐摩
耗性が低下する。
質性が悪くなり、機械加工することができない。下限量
より低いと、希土類系結晶の析出量が少なくなり、耐摩
耗性が低下する。
【0020】SrO、BaOは希土類系結晶を析出しや
すくするのに有効な成分である。上限量より高いと、ガ
ラスが失透しやすくなる。
すくするのに有効な成分である。上限量より高いと、ガ
ラスが失透しやすくなる。
【0021】K2Oは上限量より高いと、絶縁性が著し
く低下する。下限量より低いと、雲母結晶の析出量が少
なくなり、機械加工性が悪くなる。
く低下する。下限量より低いと、雲母結晶の析出量が少
なくなり、機械加工性が悪くなる。
【0022】Fは上限量より高いと、ガラスが失透しや
すい。下限量より低いと、雲母結晶の析出量が少なくな
り、機械加工性が悪くなる。
すい。下限量より低いと、雲母結晶の析出量が少なくな
り、機械加工性が悪くなる。
【0023】さらに、これらの成分の他に、ZnO、P
2O5、TiO2、ZrO2、As2O3、Sb2O3等を最終
製品の性質を損なわない範囲で10重量%まで添加する
ことができる。
2O5、TiO2、ZrO2、As2O3、Sb2O3等を最終
製品の性質を損なわない範囲で10重量%まで添加する
ことができる。
【0024】本発明に関わる機械加工可能な結晶化ガラ
スは、請求項2に記載のガラス組成となるような原料組
成物を高温で溶融した後、700〜900℃で熱処理
し、更に900〜1100℃で再び熱処理することによ
って得られる。
スは、請求項2に記載のガラス組成となるような原料組
成物を高温で溶融した後、700〜900℃で熱処理
し、更に900〜1100℃で再び熱処理することによ
って得られる。
【0025】第一段目の熱処理温度が700℃より低い
かもしくは900℃より高いと、十分な核生成が行われ
ず、均質な結晶化物を得ることができない。第二段目の
熱処理温度が900℃より低いと、結晶が十分に成長せ
ず機械加工性の良好な結晶化物を得ることができない。
第二段目の熱処理温度が1100℃より高いと、結晶化
物の軟化が著しくなり、好ましくない。
かもしくは900℃より高いと、十分な核生成が行われ
ず、均質な結晶化物を得ることができない。第二段目の
熱処理温度が900℃より低いと、結晶が十分に成長せ
ず機械加工性の良好な結晶化物を得ることができない。
第二段目の熱処理温度が1100℃より高いと、結晶化
物の軟化が著しくなり、好ましくない。
【0026】
【実施例】以下に本発明を表を参照して詳細に説明す
る。表1と表2に本発明に関わる実施組成例を、表3と
表4にその特性を示す。表1と表2でYC、LCはそれ
ぞれイットリアコンセントレート、低純度酸化ランタン
を示す。これらの組成はロットによって多少ばらつく
が、本実施例で用いたものの組成を示すと、重量%で表
示してYCが67.91%のY2O3、15.24%のD
y2O3、5.75%のEr2O3、3.91%のYb
2O3、7.19%のその他の希土類酸化物、LCが9
9.63%の希土類酸化物の合計(以下REOと略記す
る)、0.17%のig.loss、0.01%未満の
CaOであって、REOの内訳は、55.86%のLa
2O3、0.06%のCeO2、9.39%のPr6O11、
34.62%のNd2O3、0.07%のSm2O3であ
る。
る。表1と表2に本発明に関わる実施組成例を、表3と
表4にその特性を示す。表1と表2でYC、LCはそれ
ぞれイットリアコンセントレート、低純度酸化ランタン
を示す。これらの組成はロットによって多少ばらつく
が、本実施例で用いたものの組成を示すと、重量%で表
示してYCが67.91%のY2O3、15.24%のD
y2O3、5.75%のEr2O3、3.91%のYb
2O3、7.19%のその他の希土類酸化物、LCが9
9.63%の希土類酸化物の合計(以下REOと略記す
る)、0.17%のig.loss、0.01%未満の
CaOであって、REOの内訳は、55.86%のLa
2O3、0.06%のCeO2、9.39%のPr6O11、
34.62%のNd2O3、0.07%のSm2O3であ
る。
【0027】表1と表2に示した製品組成になるように
調合した原料を、Pt−Rh坩堝に入れ、蓋をして15
00℃で4時間溶憂し、型枠に鋳込み徐冷してガラスを
得た。このガラスを表3と表4に示した熱処理条件(昇
温速度は3℃/分)で熱処理した後、結晶化ガラスを得
た。
調合した原料を、Pt−Rh坩堝に入れ、蓋をして15
00℃で4時間溶憂し、型枠に鋳込み徐冷してガラスを
得た。このガラスを表3と表4に示した熱処理条件(昇
温速度は3℃/分)で熱処理した後、結晶化ガラスを得
た。
【0028】得られた結晶化ガラスについて以下のよう
な評価を行なった。結晶化ガラスに含まれる結晶相は、
粉末X線回折法により定性評価を行なった。
な評価を行なった。結晶化ガラスに含まれる結晶相は、
粉末X線回折法により定性評価を行なった。
【0029】機械加工性は、超硬バイト(K−10種)
を用いた旋盤により円筒削りを行ない評価した。旋盤の
加工条件は種々であるが、例えば直径15mmの丸棒を
切削速度16.3m/分、送り0.07mm/回転、回
転数260rpm、切込み0.5mmの条件で容易に切
削できた。また、一部の試料についてはネジ切り加工も
行ない、次のような条件でネジ切り加工が可能であっ
た。ネジの外径12mm、ピッチ1.25mm、回転数
70rpm、切込み0.1mm。ビッカース硬度は荷重
100g、荷重保持時間15秒の条件で測定を行なっ
た。体積抵抗率はJISC−2141に準じた方法で求
めた。
を用いた旋盤により円筒削りを行ない評価した。旋盤の
加工条件は種々であるが、例えば直径15mmの丸棒を
切削速度16.3m/分、送り0.07mm/回転、回
転数260rpm、切込み0.5mmの条件で容易に切
削できた。また、一部の試料についてはネジ切り加工も
行ない、次のような条件でネジ切り加工が可能であっ
た。ネジの外径12mm、ピッチ1.25mm、回転数
70rpm、切込み0.1mm。ビッカース硬度は荷重
100g、荷重保持時間15秒の条件で測定を行なっ
た。体積抵抗率はJISC−2141に準じた方法で求
めた。
【0030】表1、2、3および4に示すように、本発
明の結晶化ガラスは超硬工具を用いて容易に加工するこ
とが出来、ビッカース硬度が従来の雲母含有マシナブル
セラミックス(200〜230Kg/mm2)に比べ
て、約2倍以上の値を示し、このことは耐摩耗性に優れ
ていることを示す。また、300℃における体積抵抗率
も他のマシナブルセラミックス(107〜109 Ωc
m)に比べて高い値を示し、このことは高温における絶
縁性が優れていることを示す。
明の結晶化ガラスは超硬工具を用いて容易に加工するこ
とが出来、ビッカース硬度が従来の雲母含有マシナブル
セラミックス(200〜230Kg/mm2)に比べ
て、約2倍以上の値を示し、このことは耐摩耗性に優れ
ていることを示す。また、300℃における体積抵抗率
も他のマシナブルセラミックス(107〜109 Ωc
m)に比べて高い値を示し、このことは高温における絶
縁性が優れていることを示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明によれば、超硬
工具を用いて機械加工可能な結晶化ガラスを得ることが
でき、この結晶化ガラスは絶縁性(特に高温域での絶縁
性)並びに硬度が高く、各種絶縁用部品として好適であ
る。
工具を用いて機械加工可能な結晶化ガラスを得ることが
でき、この結晶化ガラスは絶縁性(特に高温域での絶縁
性)並びに硬度が高く、各種絶縁用部品として好適であ
る。
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C03C 10/08 (72)発明者 長嶋 廉仁 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 田中 弘之 大阪府大阪市中央区道修町3丁目5番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 牧島 亮男 茨城県つくば市下広岡500−10
Claims (3)
- 【請求項1】 雲母結晶及びカルシウム希土類系珪酸塩
結晶を主結晶相とすることを特徴とする機械加工可能な
結晶化ガラス。 - 【請求項2】 重量%で表示して30〜60%のSiO
2、0〜10%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5〜
40%のR2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、D
y、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合
物を示す、5〜30%のMgO、0.5〜10%のCa
O、0〜10%のSrO、0〜10%のBaO、2〜1
0%のK2O、3〜15%のFの組成から成り、雲母結
晶及びカルシウム希土類珪酸塩結晶を主結晶とすること
を特徴とする機械加工可能な結晶化ガラス。 - 【請求項3】 重量%で表示して30〜60%のSiO
2、0〜10%のB2O3、5〜20%のAl2O3、5〜
40%のR2O3、ここでRはY、La、Pr、Nd、D
y、Er、Ybのいずれかの元素あるいはそれらの混合
物を示す、5〜30%のMgO、0.5〜10%のCa
O、0〜10%のSrO、0〜10%のBaO、2〜1
0%のK2O、3〜15%のFの組成のガラスになるよ
うに原料組成物を高温で溶融した後、700〜900℃
で熱処理し、更に900〜1100℃で再び熱処理して
結晶化ガラスとすることを特徴とする機械加工可能な結
晶化ガラスの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9801092A JPH05294669A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 機械加工可能な結晶化ガラス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9801092A JPH05294669A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 機械加工可能な結晶化ガラス及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05294669A true JPH05294669A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=14207792
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9801092A Pending JPH05294669A (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 機械加工可能な結晶化ガラス及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05294669A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004105976A (ja) * | 2002-09-13 | 2004-04-08 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 磁石用粉末のプレス成形装置および磁石用粉末成形体の製造方法 |
US8021999B2 (en) * | 2008-06-23 | 2011-09-20 | Corning Incorporated | High strength machinable glass-ceramics |
CN102849954A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-02 | 中南大学 | 主晶相为Y2Si2O7的Y-Al-Si-O-N-F氧氮微晶玻璃及制备方法 |
-
1992
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