Y_2O_3掺杂对SiO_2-Al_2O_3-MgO系玻璃结构与机械性能的影响

采用传统熔体冷却法制备Y_2O_3掺杂质量分数为0~1.8%的SiO_2-Al2O_3-MgO系玻璃,探讨了Y_2O_3含量对玻璃弯曲强度、压缩强度、压缩模量和结构稳定性的影响规律。结果表明:当Y_2O_3掺杂量小于1.2%时,玻璃的光学带隙随着Y_2O_3含量的增加而减小、玻璃结构更加稳定,其弯曲强度、压缩强度以及压缩模量均随着Y_2O_3含量的增加而上升;当Y_2O_3含量超过1.2%后,该玻璃体系的结构稳定性和机械性能均随着Y_2O_3含量的增加而出现下降;当Y_2O_3的含量为1.2%时,玻璃的光学带隙最小,为3.11 e V,机械性能达到最优,其弯曲强、压缩度强度和压缩模量分别107.48 MPa、221.24 MPa和117.87 GPa。适量Y_2O_3的掺杂,减少了玻璃网络结构中非桥氧数量,使孤立的岛状网络单元重新聚合,增强了Si—O—Si反对称伸缩振动,增加了玻璃结构的稳定性,从而显著提高了玻璃的机械性能;但过量的Y_2O_3迫使玻璃结构中的桥氧键断裂,生成非桥氧,显著降低了玻璃的结构稳定性和机械性能。