PbO—Fe2O3-V2O5-P2O5玻璃结构与性能研究

钒、铁磷酸盐玻璃作为一种半导体材料受到许多研究者的关注。选择了PbO-V2O5-P2O5、PbO-Fe2O3-P2O5和PbO-Fe2O3-V2O5-P2O5三组玻璃系统,研究了V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构和性能的影响。通过红外光谱(IR)和差热分析(DTA)发现,V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构的影响不同,Fe2O3不但会降低[PO4]基团的桥氧数,还会打断P=O双键,以[FeO4]形式参加网络结构,使玻璃结构趋于稳定。     

PbO-Fe2O3-P2O5系统半导体玻璃的电导性能研究

研究了(0.4-x)PbO—xFe2O3—0.6P2O5半导体玻璃的电导性能。首先熔制了SF系列玻璃,测定了玻璃的氧化还原指数和电导率,并计算了铁离子浓度和铁离子的平均距离。讨论了玻璃组成、熔制条件以及氧化还原指数对电导的影响,揭示了它们的电导性质不仅与组成有关,而且与铁离子的氧化-还原状态有关。随着熔制温度的升高,氧化还原指数提高,从而使电导增加。研究表明,该半导体玻璃的电导机制符合Mott的小极化子跳跃理论。     

熔制过程对PbO-Fe2O3-P2O5玻璃氧化还原平衡的影响

研究了不同熔制温度、时间、原料以及气氛对10PbO-30Fe2O3-60P2O5玻璃氧化还原指数和电导率的影响.研究结果表明:玻璃中二价铁离子的含量随熔制温度升高而增加,氧化还原指数从1 100℃的0.17增加到1 400℃的0.43,玻璃的电导率也随之增大.而熔制时间和原料对玻璃氧化还原指数的影响甚微.在空气和氮气两种不同气氛下熔制的玻璃,氧化还原指数也有所不同,氮气气氛中达到了0.55,表明了Fe2+已经占据主导地位.     

P2O5-B2O3-V2O5无铅低熔玻璃形成能力和结构

以取代用作封接玻璃和电子浆料粘接相含铅低熔玻璃为目的,实验研究了P2O5-B2O3-V2O5体系玻璃的形成能力,结构和低熔性能.P2O5-B2O3-V2O5体系中,组成在B2O35%～30%、V2O50%～45%、P2O35%～50%(物质的量浓度,下同)区域内的玻璃具有较强的玻璃形成能力,较低的转变温度、良好的重熔流动性和抗析晶性能.优选玻璃组成为:15P2O5-35V2O5-25B2O3-3SiO2-2Al2O3-10ZnO-5SnO-7BaO-3Bi2O3,玻璃转变温度为308℃,在450℃玻璃细粉重熔熔体流动性好,适合用作在450～500℃烧结的封接玻璃和电子浆料的粘接相.红外光谱分析表明:玻璃结构是由大量孤立的[PO4]、[BO3]、[VO2]和[VO3]基团形成的层状结构,在层与层之间有少量的诸如B-O-B、P-O-P、P-O-V、P-O-B等桥氧键连接.     

ZnO-B2O3-P2O5系封接玻璃的研究

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-P2O5系无铅磷酸盐封接玻璃,研究了组成对玻璃结构、特征温度、热膨胀和化学稳定性的影响.结果表明:B2O3和P2O5为玻璃网络形成体,ZnO含量较低时可以参与到玻璃网络结构中,提高玻璃的稳定性;玻璃转变点Tg、熔制温度Tm、封接温度Ts、软化点Td都随P2O5/B2O3减小而增加;B2O3/ZnO是影响玻璃熔制温度的主要因素;ZnO含量对玻璃密度和热膨胀系数影响较大.ZnO-B2O3-P2O5系玻璃在中性环境下的化学稳定性较好.     

SnO对SnF2-P2O5-WO3系统玻璃结构和性能的影响

封接玻璃具有耐热好、化学稳定性和机械强度高的优点,被大量运用在真空微电子技术及航天和汽车等众多行业领域。磷酸盐玻璃具有低成本、低特征温度、低稳定性等特点,常被用于封接玻璃的制备。本文采用高温熔融法制备了(60-x)SnF₂-xSnO-35P₂O₅-5WO₃(x=0%,5%,10%,15%,20%,质量分数)组成的玻璃,研究了SnO含量对玻璃结构和性能的影响。通过红外光谱表征了玻璃的微观结构,并测定了玻璃的热膨胀系数和特征温度数值。结果表明,组分中添加SnO可以引入非桥氧来改变O/P原子个数比,从而影响玻璃的结构和性能。随着SnO含量的增加,玻璃的特征温度、封接温度和耐水性能提高,热膨胀系数降低。     

ZnO-B2O3-P2O5系封接玻璃的研究

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-PO5 系无铅磷酸盐封接玻璃，研究了组成对玻璃结构、特征温度、热膨胀和化学稳定性的影响。结果表明：B2O3和P2O5为玻璃网络形成体，ZnO含量较低时可以参与到玻璃网络结构中，提高玻璃的稳定性；玻璃转变点Tg、熔制温度Tm、封接温度Ts、软化点Td都随P2O5／B2O3减小而增加；B2O3／ZnO是影响玻璃熔制温度的主要因素；ZnO含量对玻璃密度和热膨胀系数影响较大。ZnO-B2O3-PO5 系玻璃在中性环境下的化学稳定性较好。。     

R2O对ZnO-Sb2O3-P2O5低熔玻璃性能的影响

借助IR、DTA等研究了碱金属氧化物R2O(R=Li,Na,K)对ZnO-Sb2O3-P2O5低熔玻璃结构及性能的影响。结果表明:不同种类碱金属氧化物的加入对玻璃的磷酸盐网络结构无明显影响,但K2O的引入提高了玻璃的转变温度(Tg)、软化温度(Ts)、析晶倾向和耐水性。R2O取代ZnO后破坏了玻璃的网络结构,导致玻璃的Tg及Ts温度和耐水性的降低,增加了玻璃的析晶倾向。在总碱量不变的条件下,借助混合碱效应,调节Li2O/(Li2O Na2O)摩尔比能够获得Tg及Ts温度更低的玻璃,同时耐水性也有所提高。对玻璃膨胀系数(α)的影响依次为K2O>Na2O>Li2O,且随R2O含量的增加而增加。此外混合碱效应对α的变化无明显影响。     

PbBr2-PbCl2-PbF2-PbO-P2O5系统玻璃性能研究

研究了ＰｂＢｒ２ － ＰｂＣｌ２－ ＰｂＦ２ － ＰｂＯ－ Ｐ２Ｏ５ 系统的玻璃转变温度、密度、耐水性和透光率．ＰｂＢｒ２ － ＰｂＣｌ２ － Ｐ２Ｏ５ 系统的玻璃转变温度低达１４６ ℃,密度高达４ ．７５ ｇ／ｃｍ３ ． 加入ＰｂＦ２ 和／ 或ＰｂＯ 可显著提高玻璃的转变温度和密度,其中ＰｂＯ 的影响更为显著,可使玻璃的密度增加到５ ．４８ ｇ／ｃｍ３ ． 多数ＰｂＢｒ２ － ＰｂＣｌ２ － ＰｂＦ２－ ＰｂＯ－ Ｐ２Ｏ５ 系统玻璃的耐水性都很好,在水中的溶解速率为１０－５ ｍｍ／ｄａｙ． 玻璃的透光性较好,加入ＰｂＢｒ２ 使玻璃的紫外截断波长明显向长波方向移动．     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

R_2O—BaO—P_2O_5磷酸盐玻璃形成特点和基本性质的研究

磷酸盐玻璃的性质和形成规律的研究比硅酸盐玻璃少得多。由于磷酸盐玻璃的化学稳定性比普通硅酸盐玻璃差,原料价格高等因素,降低了它的实用性。但是磷酸盐玻璃具有某些特殊性能是其他系统玻璃不能达到的,若对特定的磷酸盐系统作适当成分调整后,仍可以获得基本性质较好,有实际应用价值的特种光功能玻璃,如激光介质材料和特种光学     

SnO-ZnO-P2O5玻璃部分热性质的研究

SnO-ZnO-P2O5(SZP)三元系统玻璃是一种很好的封接材料,在低温(＜500℃)封接应用中有潜力替代PbO-ZnO-B2O3和PbO-ZnO-SiO2封接玻璃以克服铅对人体以及环境的危害.本研究找出了SZP三元系统的玻璃形成区,研究了玻璃的的转变温度与组成的关系.考虑到SZP系统玻璃的热稳定性及化学稳定性,向SZP系统中引入了SiO2组成,测试了其热膨胀系数(CTE)和转变温度Tg,并研究了组成与热膨胀系数的关系.     

Bi_2O_3–ZnO–B_2O_3三元系统玻璃结构与性能

采用X射线吸收精细结构和红外吸收光谱分别对铋锌硼玻璃中铋离子邻近结构和硼氧网络结构进行研究,分析其结构变化对玻璃转变温度Tg和热膨胀系数α的影响。结果表明:1)铋离子以三配位([BiO3])和六配位([BiO6])两种配位状态存在;随Bi2O3含量增加,三配位铋离子的配位数上升,六配位铋离子配位数下降,同时铋离子总配位数上升。2)随Bi2O3含量增加,硼氧网络中硼氧四面体含量下降,硼氧三角体含量上升,硼氧四面体网络解聚形成硼氧三角体网络。3)上述结构因素是造成玻璃转变温度Tg下降和热膨胀系数α上升的主要原因。     

Na2O-Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构与性能的分子动力学模拟

磷硅酸盐玻璃因有着良好的生物活性和光学性能,已广泛用于生物材料、光纤等领域。运用分子动力学模拟方法研究Li₂O含量对Na₂O–Al₂O₃–SiO₂–P₂O₅玻璃的微观结构以及扩散性能影响,着重讨论了其微观结构与维氏硬度,扩散系数之间的关系。结果表明:玻璃的磷网络聚合度（Q^p）随着Li₂O逐渐替代Na₂O而增加,硬度随着Q^p的增加而增大。体系中Li⁺的自扩散系数比Na⁺大,即Li⁺比Na⁺更易扩散。Li⁺的势垒随着Li₂O增加而逐渐变小,Li₂O对Na₂O取代有益于Li⁺扩散。