论文总字数：15855字

摘 要

微晶玻璃由于结构的特殊性，具有优异的物理化学性质，因此一直受到广泛的关注与研究。微晶玻璃也因为具备的诸多优点而广泛应用于光学领域，密封材料，生物化学以及核废料处理等诸多方面。本课题通过改变B₂O₃的含量探究对玻璃密度，热膨胀系数等多方面的影响。选择性能优异的玻璃进行热处理制成微晶玻璃，不断调整热处理工艺，对比后选择最佳组合。

实验采用高温熔融法制备硼铋锌微晶玻璃，通过调整温度、时间两个因素来确定制备微晶玻璃的最佳热处理制度。样品性能的优劣可以运用XRD，差热分析，红外光谱分析等多种表征方法来观察玻璃和微晶玻璃的结构特征以及性能变化。通过实验分析与图表结合可以得到结论：在500℃下经过3h的热处理得到的微晶玻璃符合实验要求。

关键词：微晶玻璃 光学应用 高温熔融法 热处理

Preparation of CaF₂ Doped Boron Bismuth Zinc Microcrystalline Glass

Abstract

Glass-ceramics which are used in the fields of optics, sealing materials, biochemistry and nuclear waste treatment have been widely concerned due to their special structure and excellent physical properties. This topic explores the effects on glass density, thermal expansion coefficient and other aspects by changing the content of B₂O₃. Select the glass with excellent performance for heat treatment to make the glass-ceramic, continuously adjust the heat treatment process, and select the best combination after comparison.

The boron bismuth zinc microcrystalline glass was prepared by high temperature melting method. The optimum heat treatment system for preparing glass ceramics was determined by adjusting the temperature and time. The performance of the sample can be observed by XRD, Differential Thermal Analysis, Infrared Spectroscopy and other characterization methods to observe the structural characteristics and performance changes of the glass and glass-ceramic. Through the combination of experimental analysis and chart, it can be concluded that the glass-ceramic obtained after heat treatment at 500°C for 3h meets the experimental requirements.

Key words:Glass ceramic; Optical application; High temperature melting method; Heat treatment

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2玻璃概述 1

1.3微晶玻璃 2

1.3.1引言 2

1.3.2掺氟微晶玻璃 3

1.4玻璃的制备方法 3

1.5玻璃、微晶玻璃的发展及趋势 4

1.6本课题的主要研究内容以及意义 6

1.6.1本课题研究的意义 6

1.6.2本课题所研究的内容 6

第二章 实验部分 7

2.1引言 7

2.2原料与实验 7

2.2.1实验仪器与设备 7

2.2.2实验原料 7

2.2.3实验样品的制备 8

2.2.4测试与表征 8

第三章 分析讨论 11

3.1玻璃组分 11

3.2密度 11

3.3玻璃热性能 12

3.4红外光谱分析 13

3.5差热分析分析 14

3.6 XRD分析 14

3.7透射率分析 15

第四章 结论与展望 17

4.1结论 17

4.2展望与总结 17

参考文献 18

致 谢 20

第一章 绪论

1.1引言

随着科学研究的不断向前，新理论、新发现纷至沓来，玻璃相关学说也得到丰富充实，一些“疑难杂症”得以解决，一些新功能性质也被认知发掘。新型玻璃不仅在玻璃的组成上有了进一步的拓展，在性能方面也较传统玻璃有了优化，或具备传统玻璃所不能有的优异性能。毫无疑问，随着时间的推移以及科技的进步，玻璃的类别将越来越全面，用途越来越广泛。在玻璃中，有一种“异类”：微晶玻璃。与玻璃不同，微晶玻璃内部存在大量微小晶粒。本课题利用微晶玻璃这一独特的结构特征，将其运用于光学领域中。利用微晶玻璃的这些结构特征可以将一些原本不能够被吸收的、或被检测的信号，能够被仪器吸收或检测，从而达到利用能源或吸收特定光谱的目的。因此微晶玻璃的结构和性能的研究探索变得尤为重要。

1.2玻璃概述

1.2.1玻璃的定义及性能

玻璃是一种无机非金属材料，从结构上来看玻璃结构没有周期性规律，处于长程无序状态^[1]，因此玻璃属于非晶体，具有非晶体的性质：玻璃的熔点不是定值。玻璃具有各向同性，其物理化学性质在任何方向都是相同的^[2]。同时玻璃又是亚稳性的材料，具有介稳性^[3]。这主要是因为玻璃在冷却过程中，黏度变大却没有放出结晶潜热，因此在相同组成的情况下，玻璃态物质与结晶态物质相比具有更大的能量，但玻璃却能够稳定存在，这种状态即亚稳态^[4-7]。玻璃还具有渐变性与可逆性，玻璃融化状态过程中没有突变现象的发生。

玻璃形成理论是探索玻璃结构时总结的结论，理论将构成玻璃的氧化物共分为三类。网络形成体就是指那些能够构成玻璃的骨架结构的氧化物，其中比较常见的有SiO₂、B₂O₃、P₂O₅等。网络改性体顾名思义就是改变玻璃性质，主要方法是改变玻璃的结构，从而使玻璃的物理化学性能发生改变,网络改性体一般为碱金属氧化物或者碱土金属氧化物^[8]，常见的有ZnO、PbO、TeO₂、Bi₂O₃、MgO、CaO、SrO、BaO、CeO₂、Cr₂O₃、La₂O₃、CdO、CuO、Li₂O、Na₂O、K₂O、Al₂O₃和MgF₂。网络中间体的作用得结合实际，看看玻璃环境能给网络中间体提供什么样的具体条件。当条件满足时网络中间体就起网络形成体作用，构成玻璃的骨架，而条件欠缺时，网络中间体就处在网络外，发挥网络改性体的作用。玻璃由于局部排列不是单一的，这就为玻璃的物理化学性能改变提供了可能。通过改变玻璃的组织构成以及调整工艺来改变玻璃中的局部排列，从而使玻璃满足实际生产生活的需要。

请支付后下载全文，论文总字数：15855字