铌硼镧锌系统氧化物玻璃的研究

本文采用了X-射线分析、差热分析、偏光和扫描电子显微镜等方法,研究了Nb_2O_5-B_2O_3-La_2O_3-ZnO系统的玻璃生成、析晶和光学常数变化规律。实验结果表明:由于Nb原子以[NbO_4]或[NbO_6]进入了玻璃网络结构,显著地扩展了硼镧锌系统玻璃生成范围。其扩展边界,La_2O_3为30mol％,B_2O_3为15mol％;玻璃析出的主要晶相的化学组成为LaBO_3和La_3NbO_7。在扩展区内玻璃析晶多以硼斓化合物析出。在原三元系统的玻璃生成区内,玻璃结晶相产生是由于分相所致。而当Nb_2O_5:B_2O_3>1:5时,硼酸镧晶相开始向铌酸镧转溶;在本系统中,Nb_2O_5含量为1～13.5mol％时,玻璃光学常数将波动于751/530和877/320之间。其阶值变化规律在扩展区内与原三元系统是不同的。研制光性为751/530镧冕玻璃时,La_2O_3:B_2O_3≥1:3为宜。以一定比例组合使用Nb_2O_5和ZnO是控制玻璃结晶产生的有效方法。     

SiO2对钛铌硼酸盐玻璃析晶分相的影响

钛铌硼酸盐玻璃具有高色散和相对低的折射率等光学性质。它是光学设计者用来改善宽视场光学系统成像质量和消除色差所需的理想材料之一。但是,这类玻璃在成型温度范围内析晶分相比较严重,影响玻璃熔制规模的扩大。本工作采用DTA,LAXS,SEM和高温偏光显微镜(HTPOM)等分析测定手段,研究了外加SiQ₂及SiO₂/B₂O₃比值对15Nb₂O₅48B₂O₃27K₂O10TiO₃玻璃析晶分相和光学常数变化规律的影响。     

氧化铌对B2O3-La2O3-ZnO系统玻璃生成能力的影响

本文在铌、硼、镧,锌氧化物玻璃研究一文基础上,进一步介绍了Nb₂O₅对B₂O₃—La₂O₃—ZnO系统玻璃生成能力影响的变化规律和玻璃析出结晶相分析结果.由高温熔化浇注法所确定的一组玻璃生成范围图中,我们发现Nb₂O₅的加入量不同对B₂O₃—La₂O₃—ZnO系统玻璃生成区域的扩展的程度也不同,其扩展范围的大小存在着明显的转折.当Nb₂O₅加入量为10%(克分子比)时,玻璃生成区域扩展的最大.当加入量大于或小于10%mol时,玻璃生成区域扩展的范围均有所收缩.对玻璃析出的结晶相物质,通过X射线粉末衍射和差热分析进行了鉴别.其结果表明:在高硼区为铌镧化合物(La₃NbO₇)及硼镧化合物(LaBO₃);在高锌低硼区为α-5ZnO·2B₂O₃和La₃BO₆等化合物.最后,根据晶子—无规则网络学说,讨论了玻璃扩展区域的转折特性与Nb₂O₅形成[NbO₄]和[NbO₆]及两者相互转变过程时所需的不同条件以及玻璃析晶变化规律和化学组成变化与某些特定的玻璃成份之间的关系.     

X2O3(X=B、Al、Ga)-K2O(ZnO)-Nb2O5系统玻璃生成及性质

用通常的玻璃熔融浇注或高温水淬火方法,研究了(B、Al、Ga)₂O₃-K₂O(ZnO)一Nb₂O₅系统玻璃生成能力。测定了有关玻璃的折射率、色散、密度及红外透过率等性质。实验结果表明:钾铌酸盐K(NbO₃)比锌铌酸盐Zn₂(Nb₂O₇)易形成玻璃;X₂O₃-K₂O-Nb₂O₅各系统均能形成玻璃。值得注意的是,X₂O₃含量低于30%mol(甚至可低达10%mol)时,仍然能生成玻璃。这时,Nb₂O₅含量按B³⁺、Al³⁺、Ga³⁺顺序而趋向增加(25-45%mol)。其中Al₂O₂和Ga₂O₃钾铌酸盐玻璃红外透过截止波长大于6μm;Nb₂O₅-B₂O₃-K₂O系统玻璃具有高色散、低折射率等性质,它们的密度与光性相近的其它玻璃相比又比较小。最后,根据玻璃结构参数、键参数、电负性与平均离子半径比的关系等计算结果,推断了Nb⁵⁺的配位数为四和六。Nb₂O₅在Nb₂O₅-X₂O₃-K₂O系统中赋存状态为偏铌酸盐。     

铌硼镧锌系统玻璃的研究

根据X射线、差热分析与扫描电镜等测定数据,获得了以下实验结果:1)Nb₂O₅的引入显著扩展了硼镧锌系统玻璃生成范围。其方向主要出现在B₂O₃含量降低或La₂O₃含量增加的区域Nb₂O₅形成了玻璃网络。     

铌硼酸盐玻璃网络结构的研究

用径向分布函数和红外光谱分析方法研究了2Nb₂O₅·4B₂O₃·4K₂O和1.5Nb₂O₅·45B₂O₃·3.5K₂O·0.5TiO₂等玻璃的网络结构.得出了铌原子和硼原子的配位数分别为5.8～5.6及3或4.在原子分布函数g(r)和径向分布函数RDF(r)曲线中得出了Nb-O键平均键长为1.92～1.88Å.位于3.11,3.17和3.85Å的其它峰分别是Nb-B,O-O,和Nb-Nb原子对间的距离.红外光谱表明每种玻璃对应的各吸收峰,归结为=B-O(1440和1220cm^-1),≡B-O(1040或920cm^-1),Nb-O(870、730cm^-1)及Nb-O-B(1330cm^-1)的键振动.也就是说,在网络结构中六配位的铌原子与四配位和三配位的硼原子是共存的.这里,四配位的硼分数N₄决定于K₂O和Nb₂O₅的含量.而且与布雷用核磁共振法在B₂O₃-K₂O系统玻璃中的研究结果相符.最后,在对实验数据的分析和计算的基础上提出了NBK玻璃网络结构的一个可能的模型.认为铌硼酸盐玻璃的网络结构是由NbO₅、BO₄和BO₂共同组成的六节和四节环状结构单位元所构成的.     

铌硼酸盐玻璃网络结构的研究

用径向分布函数和红外光谱分析方法研究了2Nb_2O_5·4B_2O_3·4K_2O和1.5Nb_2O_5·4.5B_2O_3·3.5K_2O·0.5TiO_2等玻璃的网络结构。得出了铌原子和硼原子的配位数分别为5.8～5.6及3或4。 在原子分布函数g(r)和径向分布函数RDF(r)曲线中得出了Nb-O键平均键长为1.92～1.88(?)。位于3.11、3.17和3.85(?)的其它峰分别是Nb-B、O-O和Nb-Nb原子对间的距离。红外光谱表明每种玻璃对应的各吸收峰,归结为=B—O(1440和1220cm~(-1)),三B—O(1040或920cm~(-1)),Nb—O(870、730cm~(-1))及Nb—O—B(1330cm~(-1))的键振功。也就是说,在网络结构中六配位的铌原子与四配位和三配位的硼原子是共存的。这里,四配位的硼分数N_4决定于K_2O和Nb_2O_5的含量。而且与p.J.Bray用核磁共振法在B_2O_3-K_2O系统玻璃中的研究结果相符。 最后,在对实验数据的分析和计算的基础上提出了NBK玻璃网络结构的一个可能的模型。认为铌硼酸盐玻璃的网络结构是由NbO_6、BO_4和BO_3共同组成的六节和四节环状结构单位元所构成的。