高結(jié)晶度透明微晶玻璃的制備技術(shù)研究-材料學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文

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1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文高結(jié)度透明微晶玻璃的制備技術(shù)研究姓名：李女青申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：材料學(xué)指導(dǎo)教師：盧安賢201105傳統(tǒng)透明微晶玻璃的晶相含量在3%?70%之間，晶粒大小為幾十個納米級，析岀晶相的化學(xué)組成與基礎(chǔ)玻璃差異較大。由于微晶玻璃中含有較多的玻璃相，微晶玻璃的結(jié)構(gòu)和理化性能與透明晶體及透明陶瓷都存在較大的差異。本論文研究稀土離子摻雜的高結(jié)晶度、高透過率微晶玻璃的制備方法，探索微晶體類型、微晶體含量.晶粒大小和玻璃相含量與發(fā)光特性之間的關(guān)系，評估其替代透明晶體和透明陶瓷的可能性，有重要的研究價值和實際意義。采

2、用傳統(tǒng)熔體冷卻技術(shù)及晶化熱處理工藝制備了Nd?。?摻雜的Na2O-CaO-SiO2(NCS)系高結(jié)晶度透明微晶玻璃。通過差熱分析(DSC)測定，確定了基礎(chǔ)玻璃的核化與晶化制度。釆用X射線衍射(XRD)分析、紅外(IR)光譜分析、掃描電子顯微鏡(SEM)等方法研究了NCS系微晶玻璃的結(jié)晶性能、組織結(jié)構(gòu)和透明性能。結(jié)果表明，NCS系玻璃熱處理后析出成分接近于N^CaaSieOjg的微晶體。當(dāng)玻璃在630°C/10h+800°C/Ih條件下處理時，結(jié)晶度達79.86%,晶粒為球形，尺寸約為1?2pm,3mm厚試樣在710nm

3、波長下的透光率為68.8%。繼續(xù)延長熱處理時間，晶相和玻璃相的化學(xué)組成連續(xù)變化，玻璃幾乎完全析晶，晶粒尺寸達250(im,3mm厚試樣在刀Onm波長下的透光率達65.5%0利用Judd-Ofelt理論分析了Nd并摻雜NCS體統(tǒng)微晶玻璃的光譜性能和光譜參數(shù)。結(jié)果表明：微晶玻璃含納米晶時其強度參數(shù)Q2達最大值，隨著微晶體的長大，Q2逐漸減小，這與4F3/2^4In/2躍遷的發(fā)射截面的變化趨勢一致；試樣的光譜質(zhì)量因子隨熱處理的完成持續(xù)降低，而對于4F3/2-4IH/2躍遷的熒光分支比則持續(xù)增大。研究表明，高結(jié)晶度透明微晶玻璃

4、有代替晶體作為激光基質(zhì)的潛力。成功制備了無色透明的Gd2SiO5(GSO)體系基礎(chǔ)玻璃，主要組成為Gd2O3-SiO2-B2O3,其中GdzCh的重量百分比可高達75.88%o在基礎(chǔ)玻璃中成功添加了Ce”離子，隨著Ce卄離子含量的增加，玻璃著色現(xiàn)象加重，由淡黃色?檸檬黃-琥珀色變化，提高Sb2O3含量可減輕基礎(chǔ)玻璃的著色。本文對熱處理工藝進行初步的探索，研究發(fā)現(xiàn)：試樣在800°C核化10h升溫到950°C時開始乳濁，透明性變差，但并沒晶體析出，975°C時已成乳白色陶瓷，析出的晶體接近于六方晶系Gd4.67(SiO4)

5、3O,Rietveld精細化分析XRD結(jié)果后得到的晶胞參數(shù)分別為a=b=0.927nm,c=0.685,顯示晶粒出現(xiàn)細化。符合析岀微晶體與Gd2SiO5晶體化學(xué)組成相近或相同的要求。關(guān)鍵Gd2SiO5;硅酸鹽；析晶行為；微晶玻璃；光學(xué)性能；Judd-Ofelt理論ABSTRACTThemajorityoftraditionaltransparentglass-ceramicshavenano-sizecrystalsandsmalltomoderatecrystallizedvolumefraction,usually

6、between3%and70%,whichresultsinobviousdifferentphysic-chemicalpropertiesbetweentheglass-ceramicsandthecrystalsorthetransparentceramics.Inthispaper,preparationmethodofrareearthionsdopedtransparentglass-ceramicswithhighcrystallinityandtherelationshipbetweencrystalt

7、ype,crystalcontent,grainsize,glassphaseandluminescentpropertieswerestudied?Theaimistoexplorethepossibilityofhighlycrystallinetransparentglass-ceramicssubstitutingforcrystalsortransparentceramics.Obviously,thereareveryimportantresearchvalueandactualsignificance?I

8、nthispaper,thetransparentNd2O3dopedNa2O?CaO?SiC>2(NCS)glass-ceramicswithhighcrystallinitywerepreparedbyconventionalmelt-quenchingmethodandoptimizedheattreatingregime.