Al2O3对P2O5-B2O3-Bi2O3体系低熔点玻璃结构和性能的影响

以P2O5-B2O3-Bi2O3系统为基础玻璃组成,采用熔融法制备了无铅低熔点玻璃.主要研究了Al2O3含量对玻璃结构和物理化学性能的影响.结果 表明,随着Al2O3含量从1 mol％增加至5 mol％,Al2O3在玻璃中的存在形式从[AlO4]四面体转变为[AlO6]八面体,从参与网络形成到破坏网络结构;玻璃的热膨胀...     

ZnO-B_2O_3-SiO_2玻璃红外光谱的研究

通过红外光谱,对不同组成的ZnO-B2O3-SiO2体系玻璃的网络结构进行了研究,分析了ZnO-B2O3-SiO2玻璃体系的组成改变所引发的基团结构变化.结果发现:ZnO大于30%时,Zn进入B-O-Si网络形成Zn-O-B或Zn-O-Si键;ZnO含量大于40%时,形成[ZnO4]四面体;同时,ZnO含量的增加还会促使[BO3]向[BO4]的转变,以致形成高硼基团;SiO2/B2O3比增加同样会导致Zn-O-B或Zn-O-Si键以及[ZnO4]单元的数量增加,同时也会使得[BO3]向[BO4]的转变,并趋于形成高硼基团.     

(Na2O-Al2O3)/B2O3对高硼硅酸盐玻璃粘度和热学性能的影响

采用熔融冷却法制备了不同R’系数的高硼硅酸盐玻璃,其中R’=(Na2O-Al2O3)/B2O3.利用红外光谱、高温旋转粘度计和热膨胀仪等对玻璃的结构和性能进行表征.结果表明:高温段粘度-温度关系符合阿伦尼乌斯定律;R’值的增大导致非桥氧的增加,高温粘度和熔制温度呈显著降低.当R’＞0.5时,热膨胀系数近似线性增大,玻璃化转变温度增大至590℃基本维持不变.R’值影响结构中的[BO3]与[BO4]的比例及硅氧网络的完整程度,从而决定高硼硅酸盐玻璃的性能.     

Al/Si比对SiO2-Al2O3-MgO系玻璃结构和性能的影响

SiO2-Al2O3-MgO系玻璃因具备强度大、弹性模量高等优异性能而用作高模量玻璃纤维的制备.采用熔融冷却法制备了不同Al/Si比的SiO2-Al2O3-MgO系基础玻璃,并研究了玻璃的结构和性能.红外光谱分析表明,玻璃网络结构由铝氧四面体[AlO4]和硅氧四面体[SiO4]相互连接而成.随着Al/Si比的增加,[AlO4]含量保持不变,[AlO6]含量逐渐增加.DSC分析表明,本系统玻璃的玻璃转变点Tg、成核温度Tx均随Al/Si比的增大而提高,玻璃的析晶倾向变强烈.热膨胀分析表明玻璃的热膨胀系数随Al/Si比的增大呈现先增大后减小的趋势.物理及机械性能测试结果如下:随Al/Si比的增大,密度、弹性模量均随之不断增大;而弯曲强度和维氏硬度则是持续降低.     

硼硅酸盐玻璃结构与其熔体性质研究

对硼硅酸盐玻璃结构及其熔体性质展开研究,通过红外光谱分析了Al2O3对硼硅酸盐玻璃结构的影响,测试了玻璃熔体的高温粘度和抗折强度.研究结果表明:当玻璃中Al2O3/SiO2物质的量比在1.2％～6.5％,(R2O-Al2O3)/B2O3的物质的量比在0.04 ～0.41范围内时,Al3+全部以[AlO4]形式存在,是玻璃网络形成体,B3+大部分以[BO3]的形式存在,是玻璃网络外体,少部分以[BO4]形式存在,是玻璃网络形成体.增加玻璃熔体中Al2O3的含量,玻璃中游离氧含量和[BO4]含量减少,[BO3]含量增加,玻璃的高温粘度增大,熔制温度升高,抗折强度降低.     

CaO含量对铝硼硅玻璃理化性能的影响与机理

以SiO2、B2O3、Al2O3及碱土金属氧化物(MgO、CaO、SrO)为原料,利用高温熔融法制备无碱铝硼硅玻璃。研究不同CaO含量对无碱铝硼硅玻璃性能和结构影响作用规律。对玻璃进行了热综合分析(DSC)、耐化学稳定性和密度的性能测试,通过红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对玻璃试样进行网络结构分析。研究表明,玻璃的析晶区间面积随着CaO含量的增加,由3.7 J/g升高到15.03 J/g,[AlO6]和[BO4]的出现会导致玻璃网络结构疏松,玻璃的析晶倾向增强;玻璃的被酸侵蚀由3.6817 mg/cm2增加到4.2609 mg/cm2,玻璃被碱侵蚀由1.4199 mg/cm2降低到1.0907 mg/cm2,碱侵蚀的过程中生成的一层硅酸钙薄膜阻碍了反应的进行;随着CaO含量的增加,玻璃中的非桥氧含量增加,会促使[AlO4]向[AlO6]转变,CaO含量继续增加还会使[BO3]向[BO4]转变。     

Al2O3对硼硅酸盐玻璃热膨胀和分相的影响

通过红外光谱分析了Al2O3取代SiO2后硼硅酸盐玻璃结构的变化,测试了玻璃的热膨胀系数和膨胀软化温度,通过扫描电子显微镜分析硼硅酸盐玻璃的分相,并结合X射线能谱分析了富硅相的组成.结果表明:硼硅酸盐玻璃中引入Al2O3后,随着Al2O3取代量的增加,玻璃结构中[BO3]增多,[BO4]减少;玻璃的热膨胀系数增大,转变温度和软化温度提高;硼硅酸盐玻璃中引入Al2O3后对玻璃的分相没有明显的改善作用.     

P2O5对Bi2O3-B2O3-ZnO体系玻璃结构及热性能的影响

采用传统的熔融冷却的方法制备了(40-x)Bi2O3-30B2O3-30ZnO-xP2O5(0≤x≤15mo1％)体系玻璃.使用红外光谱、拉曼光谱、DSC和热膨胀仪研究了封接玻璃的结构和热性能.红外光谱及拉曼光谱结果表明,P2O5作为网络形成体,以[PO4]进入到玻璃的网络结构中,玻璃的网络结构性增强.玻璃结构中[BO3]三角体结构单元相对含量有增多趋势,[BO4]四面体、[BiO3]三角体、[BiO6]八面体结构单元相对含量减少.随着P2 O5含量的增加,玻璃化转变温度和玻璃的初始析晶温度升高;玻璃的密度减小.Bi2O3-B2O3-ZnO-P2O5体系封接玻璃热膨胀系数减小,从8.289×10-6℃-1减小到6.354×10-6℃-1.玻璃的软化点逐渐增大,从416℃升高到524℃.     

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.     

n(B2O3)/n(SiO2)对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响

采用热膨胀仪、扫描电镜和红外光谱仪研究了硼硅酸盐玻璃的结构与性能随n(B2O3)/n(SiO2)和n(B2O3)/n(Na2O)的变化规律,深入探讨了结构对分相、热膨胀系数和膨胀软化温度的影响规律。结果表明:热膨胀系数取决于玻璃中[BO3]、[BO4]和[SiO4]的数量变化;玻璃的转变温度和软化温度主要由SiO2决定;[BO3]对玻璃的分相有着重要的影响;不论n(B2O3)/n(Na2O)比值多少,玻璃结构中均存在[BO3]和被破坏的[SiO4]。     

BaF2/BaO替代对钡镓锗酸盐玻璃结构的影响

用Raman光谱技术研究了Ga2O3/GaF3GeO2二元玻璃的结构,并用XRD技术和Raman光谱技术研究了BaF2/BaOGa2O3GeO2系统玻璃的结构。讨论了BaF2替代BaO对玻璃结构的影响。结果表明:摩尔组成为20BaO15Ga2O365GeO2玻璃的主要亚稳相是BaGa2·Ge2O8,而以BaF2替代玻璃中的全部BaO后,玻璃的主要亚稳相转变为BaGe2O5。玻璃中引入氟化物后,其中频段强Raman散射峰宽化,主峰值向高频方向移动,表明在玻璃中形成一些较大的四面体环。同时玻璃高频段最强的振动峰同样移向高频,高频带低频侧的肩明显减弱。这些变化可解释为玻璃中Q2振动模的减少和Ga,Ge四面体的对称性降低,使Raman光谱中的高频成分增加。     

BaO—ZnO—La2O3—B2O3系统玻璃配位状态和网络结构

ＺｎＯ－Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３ＧＨＧＹ２ＨＷ具有高折射率,低色散的特点,但该系统玻璃容易析晶失透常需加入高价金属氧化研究表明。加入少量ＢａＯ使玻璃网络中「ＢＯ４」和「ＺｎＯ４数量上升,非桥氧数量下降,玻璃网趋于稳定,玻璃形成能力提高。实验表明,在ＢａＯ－Ｚｎｏ－Ｌａ２Ｏ３－Ｂ２Ｏ３玻璃网络中Ｚｎ＾２＋离子的配位与ＢａＯ加入有密切关系,可以」ＺｎＯ４「四面体形式进入玻璃网络。     

添加SiO_2对PbO－Bi_2O_3－B_2O_3玻璃结构和荧光性能的影响

研究了添加ＳｉＯ＿２对ＰｂＯ－Ｂｉ＿２Ｏ＿３－Ｂ＿２Ｏ＿３玻璃结构和荧光性能的影响，发现用ＳｉＯ＿２取代部分Ｂ＿２Ｏ＿３时，［ＳｉＯ＿４］四面体与［ＢＯ＿３］三角形相连接并进入玻璃的结构网络中。随着ＳｉＯ＿２引入量的增加，８＿２Ｏ＿３的减少，玻璃结构更紧凑，密度增加。发射光谱表明，玻璃的最大发射峰位置随ＳｉＯ＿２的引入而向长波方向移动。     

直流电场诱导下TeO2-Nb2O5-BaO-AgCl 系统玻璃的纳米晶析出研究

非线性光学玻璃材料在光电领域中具有广泛的应用前景,而纳米晶掺杂的非线性光学玻璃材料因其较高的三阶非线性效应已成为目前研究的热点。本文主要研究了直流电场诱导下TeO_2-Nb_2O_5-BaO-AgCl系统玻璃的纳米晶析出研究。研究结果表明,因BaO对铌碲酸盐玻璃系统链状网络结构的完善作用,能够较好地抑制TeO2、铌碲酸盐等与玻璃基体相关晶体的析出,使得TeO_2-Nb_2O_5-BaO-AgCl系统玻璃在适当的热处理条件下能够析出单一完整的AgCl晶体。同时,外加辅助电场能够促进铌碲酸盐系统玻璃的成核和晶化,并且能够较好地控制纳米晶体的析出,为今后制备高性能的纳米晶掺杂铌碲酸盐玻璃打下了良好的基础。     

Na2O-Al2O3-B2O3玻璃的热学性质和红外光谱

制备了Na2OAl2O3B2O3系统低熔点玻璃,确定了Na2OAl2O3B2O3系统玻璃成玻范围,研究了玻璃的转变温度(Tg)、热膨胀系数(α)和玻璃的红外光谱,表明这种玻璃的熔化温度低、转变温度也较低、玻璃的热膨胀系数较大,在近红外区有一水分的吸收带,在中红外区有BO、AlO的特征吸收带,以及玻璃的Tg、α与玻璃组成的关系。     

LiH—LiF—P2O5系统离子导电玻璃的结构研究

在N_2气氛保护下,制备出LiH-LiF-P_2O_5系统离子导电玻璃,并得出玻璃形成区。利用红外光谱、Raman光谱和X射线衍射径向分布函数法等现代测试方法分析了该系统玻璃的结构和配位态,指出P~(5+)离子的配位数为4,Li~+离子的配位数为4,确定[PO_4],[PO_3F]和[LiF_4]等四面体为网络基本结构单元,同时给出了本系统玻璃的无规网络结构模型。     

Structure and property of multicomponent germanate glass containing Y2O3

Abstract

CaO–BaO–Al₂O₃–SiO₂–GeO₂ glasses doped with 0·00–16·67 wt-% Y₂O₃ have been prepared by conventional melt quenching method. The influence of Y₂O₃ addition on the properties and structure of the glasses has been investigated. The results show that, with the introducing of Y₂O₃, the density, glass transition temperature and thermal expansion coefficient of the glass increase but the chemical durability declines. In addition, compared with the glass without Y₂O₃, the bend strength of the glass including 4·76 wt-% Y₂O₃ increased from 54 to 110 Mpa. The possible mechanism is that yttria acts as a network former in the structure and makes the island shape network unit repolymerisation by forming Ge–O–Y bond. The absorption strength caused by hydroxyl vibration decreased up to completely disappearance as the Y₂O₃ content increased continuously. The introducing of yttria in the composition causes the conversion from four coordination to higher coordination germanium, which decreases non-bridge oxygen (NBO) and weakens hydroxyl characteristic absorption.     

Quantitative prediction of the glass-forming region and luminescence properties in Tm3+-doped germanate laser glasses

Germanate laser glasses have received much attention as a promising host materials for mid-infrared fiber lasers in recent years because of the outstanding infrared transparency, low phonon energy, and high rare earth solubility of such glasses. However, the development of high-performance germanate laser glasses is usually based on intuition and a trial-and-error method, which can involve long experimental periods and high costs, and thus, this approach is highly inefficient. Recently, with proposals for materials genome engineering, the concept of the “glass genome” has grown of interest to us. Herein, the structures of Tm³⁺-doped germanate laser glasses (BaO–GeO₂ and BaO–La₂O₃–GeO₂) were investigated by Fourier transform infrared spectra (FTIR) and Raman spectra analyses, which revealed that the resulting glass contains similar structural groups to the neighboring congruently melted glassy compounds (NCMGCs) in the composition diagram. What is more, the structure and properties of the resulting laser glasses largely depend on NCMGCs. Then, the glass-forming region, physical properties, and luminescence properties were calculated via the use of NCMGCs in Tm³⁺-doped BaO–GeO₂ binary and BaO–La₂O₃–GeO₂ ternary laser glass systems. The calculated results were in good agreement with the experimental results, thus demonstrating that our approach is practical for predicting the glass-forming region, physical properties, and luminescence properties in Tm³⁺-doped BaO–GeO₂ binary and BaO–La₂O₃–GeO₂ ternary laser glass systems. This work may provide an effective method to develop Tm³⁺-doped germanate laser glasses rapidly and at low cost.     

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。     

钐硼硅酸盐玻璃组成对吸收谱线的影响

利用传统方法制得了高Sm2O3含量的硼硅酸盐玻璃,讨论了稀土含量以及玻璃组成对稀土玻璃吸收光谱曲线的影响。结果表明:钐硼硅酸盐玻璃的特征吸收峰强度随着Sm2O3含量的增加而增强,同时吸收峰展宽;随着硅硼比的增加,也使得吸收峰的宽化程度增加。为制备对特定波长激光具有高吸收强度的特种光学玻璃提供了依据。