铝酸钙玻璃的红外性能和析晶动力学研究

铝酸钙玻璃是一种性能优异的中红外透过材料,而少量OH-的存在和成玻性差严重制约了铝酸钙玻璃的应用。本文研究了熔制工艺对铝酸钙玻璃红外性能的影响,并采用非等温方法研究了铝酸钙玻璃的析晶动力学。结果表明,采用RAP方法可有效消除铝酸钙玻璃的OH-,制备的玻璃具有优异透红外性能,OH-浓度仅为0.19×1018cm-3。利用Kissinger方程,计算出铝酸钙玻璃的析晶活化能Ec,两个析晶峰对应的Ec1=369.8 kJ/mol和Ec2=522.7 kJ/mol。另外,两个析晶峰对应的析晶指数分别为1.8和2.2,均为表面控制析晶。

铝酸钙准二元玻璃硬度和抗碎裂性组成依赖的结构起源探究

理解玻璃的硬度和抗碎裂性与结构的关系对制备高硬耐摔功能玻璃具有重要的理论指导意义。为探究铝酸钙(CaO-Al_(2)O_(3))准二元玻璃硬度和抗碎裂性随CaO含量的变化规律,采用激光加热气动悬浮方法,制备了组分为xCaO·(100-x)Al_(2)O_(3)(x=42.3、50.0、63.1、75.0,摩尔分数)的系列玻璃样品。利用显微维氏硬度仪、激光共聚焦显微拉曼光谱仪、X-射线衍射仪和魔角旋转固体核磁共振波谱仪,对制备的铝酸钙准二元玻璃的硬度、抗碎裂性和结构进行了详细的表征。结果表明:随着CaO含量增加,玻璃硬度逐渐下降,于x=42.3时硬度最大(8.09 GPa);而玻璃的抗碎裂性随CaO含量增加先降低后急剧增加,并于x=42.3时表现出最大的抗碎裂性(11.8 N)。随着CaO含量增加,平均键能的下降是玻璃硬度下降的原因;高铝含量(x=42.3)的铝酸钙玻璃中部分铝以五配位形式存在,在承受载荷冲击过程中容易改变配位数来耗散能量,是抗碎裂性最大的结构根源。

铝酸钙玻璃中羟基对红外透过性能的影响

采用不同熔化方法制备了铝酸钙红外玻璃并考察了其红外透过性能。研究了结构中的羟基对玻璃红外透过性能的影响。通过红外光谱和固体核磁共振技术对玻璃中羟基的结构特征、氢键结合状态以及红外吸收情况进行了研究和探讨。结果表明:羟基会引起铝酸钙玻璃在近红外2.9μm左右的宽带吸收,这是由于玻璃中羟基结构形式的多样化所造成的;在玻璃结构中,羟基与氢键结合会造成振动频率下降,红外吸收峰向长波移动,羟基氢键结合强度越大,长波移动越严重,羟基与氢键结合形式越多,羟基的红外吸收范围越宽;在铝酸钙红外玻璃中主要存在3种羟基存在形式:孤立羟基基团、邻近的羟基对和带有氢键的单个羟基。不同制备方法获得的玻璃结构中羟基存在形式基本相同。

中波红外玻璃的研究

中波红外玻璃综合了优良的透红外性能、大尺寸制备特性和低成本等特点,是很多重要军用系统的关键窗口材料之一。中波红外玻璃材料主要包括氟化物玻璃、铝酸钙玻璃、锗酸盐玻璃、镓酸盐玻璃、碲酸盐玻璃和重金属氟氧化物玻璃等。中波红外玻璃材料目前的基本性能表明了其存在的问题。指出了当前中波红外玻璃的国内外研究现状及其发展趋势。