ZnO-B2O3-SiO2玻璃形成區(qū)及稀土對其分相影響的研究.pdf

1、硼硅酸鹽玻璃是一種用途非常廣泛的光學(xué)玻璃,由于其具有良好的熱穩(wěn)定能力、優(yōu)異的光學(xué)性能、機(jī)械加工性能、化學(xué)穩(wěn)定性而受到人們的重視,ZnO-B2O3-SiO2玻璃作為一種優(yōu)良的硼硅酸玻璃,近年來受到了人們的青睞。
　　本文利用傳統(tǒng)的熔融冷卻法制備ZnO-B2O3-SiO2玻璃,采用逐點(diǎn)法研究了玻璃的形成區(qū)范圍;并利用紅外光譜研究了玻璃結(jié)構(gòu)單元演變;最后借助掃描電子顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡、紅外光譜儀及X射線衍射儀分析了稀土離子對玻璃分

2、相析晶的影響,最終得出如下結(jié)論:
　　ZnO-B2O3-SiO2玻璃是以硅硼氧結(jié)構(gòu)為主體,ZnO為中間體氧化物構(gòu)成的硼硅酸鹽玻璃。該玻璃的形成范圍是:ZnO:25-60mol％, B2O3:0-70mol％,SiO2:0-40mol％。ZnO-B2O3-SiO2玻璃的形成區(qū)向富B區(qū)靠近,高ZnO、高B2O3、高SiO2區(qū)都很難形成玻璃。ZnO-B2O3-SiO2三元玻璃形成區(qū)中部突出,且其突出位置優(yōu)先向具有較低熔點(diǎn)的B2O3一側(cè)運(yùn)

3、動。
　　在ZnO-B2O3-SiO2玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,當(dāng)ZnO含量大于25％時,Zn2+以六配位進(jìn)入B-O-Si玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),形成Zn-O-Si和Zn-O-B結(jié)構(gòu)。當(dāng)ZnO含量達(dá)到45％時,Zn2+由六配位向四配位轉(zhuǎn)變,逐漸形成鋅氧四面體[ZnO4],同時 ZnO含量的增加能促進(jìn)[BO3]向[BO4]轉(zhuǎn)變;但ZnO含量從45％增大到65％時,隨著Zn2+含量的增大,Zn2+的極化作用愈發(fā)顯著;當(dāng) ZnO含量超過65％,Zn2+的極

4、化作用導(dǎo)致玻璃發(fā)生析晶,難以形成玻璃。故玻璃中鋅含量不超過55％時,有利于玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定;當(dāng)鋅含量超過55％時,鋅離子的極化作用會促使玻璃析晶,降低玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
　　在ZnO-B2O3-SiO2玻璃中,稀土離子主要作用于富B相。一方面,高場強(qiáng)的稀土離子能破壞玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),促進(jìn)玻璃中[BO3]和非橋氧的形成,從而導(dǎo)致玻璃分相和析晶。另一方面,由于Zn2+離子具有高場強(qiáng),它會優(yōu)先奪取游離氧,促進(jìn)玻璃局部積聚,導(dǎo)致玻璃析晶,適量較弱