Kinetic study on the effect of adding P2O5 to the LMAS glass-ceramic

Abstract

[EN] Glasses in the LMAS (Li2O, MgO, Al2O3, SiO2) system containing F, CaO, ZrO2, and TiO2weresubjected to crystallization by incorporating P2O5. The glass stability, glass forming ability,and crystallization kinetics have been determined. Crystals of Lithium Aluminum Silicate(LixAlxSi1−xO2), Enstatite (MgSi2O6) and -spodumene (LiAlSi2O6) were detected in the sam-ples containing F, but -spodumene was not observed in the glass-ceramic in its absence.Glasses containing F show a dependence of the activation with the addition of P2O5withenergy values ranging from 426 kJ mol−1to 483 kJ mol−1, being this maximum found for P2O5amounts up to 3 mol%. High concentrations of P2O5and Al2O3improve the glass stability andincrease the crystallization temperature. The most common crystallization mechanism is ofbulk type with a constant number of nuclei. Tw o - and three-dimensional growth of crystalswas observed in glasses containing F but in its absence and at high Al2O3concentration bulkcrystallization with two- and one-dimensional growth is observed.

[ES] Vidrios del sistema LMAS (Li2O, MgO, Al2O3, SiO2) y que contienen además F, Ca, ZrO2y TiO2han sido llevados a cristalización mediante la adición de P2O5. La estabilidad vítrea, capaci-dad formadora de vidrio y cinética de cristalización han sido estudiadas. Se ha determinadola presencia de cristales de aluminosilicato de litio (LixAlxSi1−xO2), enstatita (MgSi2O6) y -espodumena (LiAlSi2O6) en los vidrios que contenían F; sin embargo, sin la presenciade este, no se ha podido detectar -espodumena. Los vidrios que contenían F muestranuna dependencia en la energía de activación con el contenido en P2O5, encontrándose val-ores que oscilaban entre 426 kJ/mol y 483 kJ/mol, este último, el máximo encontrado paracontenidos en P2O5de hasta un 3%. A altas concentraciones de P2O5y Al2O3se observó un aumento de la estabilidad vítrea y de la temperatura de cristalización. Durante la cristal-ización, el mecanismo más común observado es una cristalización masiva con un númeroconstante de núcleos. Se observó un crecimiento en dos y tres dimensiones en los cristalesque contenían F, pero en aquellos preparados sin F y a altas concentraciones de Al2O3, lacristalización masiva con crecimiento uni- y bidimensional se apreció preferentemente.