ZrO_2掺杂对CaO–Al_2O_3–SiO_2系玻璃结构和机械性能的影响

采用熔融冷却法制备ZrO_2掺杂的CaO–Al_2O_3–SiO_2(CAS)系玻璃,通过差热分析仪、紫外可见光分光光度计以及电子万能试验机探讨了ZrO_2掺杂量对玻璃热稳定性、网络结构以及机械性能的影响规律。结果发现:当ZrO_2摩尔分数小于4%时,CAS系玻璃的热学性能更加稳定,光学带隙随着ZrO_2掺杂量的增加而减小,结构更加致密完整,其体积密度、氧原子堆积密度以及弯曲强度均随着ZrO_2含量的增加而上升;当ZrO_2掺杂量超过4%后,该玻璃体系的热学性能、结构稳定性和力学性能均随着ZrO_2含量的增加而出现下降;当ZrO_2掺杂量为4%时,玻璃的光学带隙值达到3.28 e V,析晶温度Tx与玻璃转变温度Tg差值达到230.12℃,同时弯曲强度达到83.67 MPa。适量的掺杂ZrO_2,能够提高氧原子堆积密度、增强其网络结构,从而显著提高玻璃的结构稳定性和机械性能。