Фазовые превращения в стеклах системы MgO-Al2O3-SiO2-TiO2 и новые оптические стеклокристаллические материалы на их основе

• Автор: Шашкин, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 190 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Кристаллические магниевые алюмосиликаты

1.2. Соединения со структурой шпинели

1.3. Титанаты магния и алюминия

1 АСтеклообразование в системе ГОАОзБЮг

1.5. Стеклокристаллические материалы в системе ГОАЬОзБЮг

1.6. Фазовое разделение и кристаллизация стекол системы М0А0з БЮ2ТЮ

1.7. Ситаллы с добавками оксидов переходных элементов

1.8. Поглощение кобальта II в стеклах и ситаллах

1.9. Оптические спектры и структурные состояния 1 в ситаллизирующихся стеклах
1 Патентная литература, посвященная ситаллам
магниевоалюмосиликатной системы
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Выбор составов стекол
2.2. Синтез стекол
2.3. Термическая обработка стекол
2.4. Исследование фазового состава и структуры стекол и ситаллов
2.5 Исследование оптических свойств ситаллов.
2.6. Методики исследования физикомеханических свойств ситаллов.
Глава 3. ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В СТЕКЛАХ СИСТЕМЫ
М0А8Ю2ТЮ
3.1. Составы 1 и 4
3.1.1 Исходные стекла
3.1.2 .Влияние вторичной термообработки на фазовый состав стекол составов 1 и
3.1.3. Исследование процессов фазового разделения методами низкочастотного комбинационного рассеяния
3.1.4. Исследование методом КР структурнохимических особенностей остаточной высокосиликатной стеклофазы.
3.2. Стекла составов 2 и 3 с различным отношением 0А0з
3.3. Стекла с различным содержанием ТЮг
3.4 Краткие выводы
Глава 4. Влияние добавок СоО процессы фазового разделения и кристаллизации стекол системы МОАЬОзБЮгТЮг. Создание прозрачного стеклокристаллического материала для пассивных лазерных затворов
4.1. Влияние вторичной термообработки на фазовый состав стекол
4.2. Исследование оптического поглощения и люминесценции прозрачных алюмосиликатных стеклокристаллических материалов с добавкой СоО
4.2.1.Оптическое поглощение
4.2.2. Люминесценция магниевоалюмосиликатных ситаллов с добавкой СоО
4.3. Нелинейнооптические свойства
4.4. Краткие выводы
Глава 5. Влияние добавок оксида никеля на процессы фазового разделения и кристаллизации стекол системы МА0з8Ю2ТЮ
5.1 Краткие выводы
Глава 6 Разработка специального состава и технологического режима производства ситалла для камер хранения ультрахолодных нейтронов Глава 7. Исследование диффузного рассеяния света ситаллами и
разработка материала с высоким неселективным коэффициентом диффузного отражения в видимой и ближней ИК области спектра
Выводы Литература Приложения
Акт внедрения ФГУП НИТИОМ ГОИ им. С. И. Вавилова
Акт использования ПИЯФ им. Б. П. Константинова РАН Акт использования ФГУП НИИ лазерной физики
Акт использования ООО Формика
I
ВВЕДЕНИЕ


Эта фаза всегда ассоциируется с метастабильными кварцеподобными твердыми растворами, обычно с теми их разновидностями, которые являются наиболее насыщенными кремнеземом, а также с кристаллами кордиерита и незначительными количествами высокотемпературного кристобалита. С. При более низких температурах она не возникает, при более высоких распадается соответственно на более устойчивые в данных условиях кордиерит и кристобалит. Вероятно, длительный отжиг материала при температурах ее образования также вызовет появление более стабильных фаз. Рентгеновское исследование показывает, что эта фаза, наряду с линиями других, сопутствующих ей фаз, дает, по крайней мере, девять резко выраженных характерных интерференционных максимумов. Было установлено, что решетка осумилита является очень сходной с таковой у петалита и недавно открытых новых синтетических силикатов К. М2БЮ2 и Ка2БЮ2. Остановимся подробно на структуре шпинели, кристаллов, свойства которых позволяют разработать уникальные стеклокристаллические материалы на их основе. Соединения со структурой шпинели Эти соединения привлекают исследователей не только в качестве замечательных объектов кристаллохимических исследований, но и как перспективные материалы для оптики, лазерной техники, как среды с уникальными спектральными, магнитными и механическими свойствами. Последние лет широко исследуются также возможность получения и свойства ситаллов на основе шпинелей . Кристаллы шпинелей имеют кубическую структуру. Одна элементарная ячейка шпинели содержит атома кислорода и катиона катионы заполняют часть из октаэдрических и тетраэдрических пустот. Параметры элементарной ячейки кристаллов шпинелей лежат в диапазоне от 8. А. В элементарной ячейке 8 катионов шпинели 4координированы и катионов 6координированы. Материалы со структурой шпинели принято обозначать как АВ2Х4, где А тетраэдрически координированный катион, В октаэдрически координированный катион и X анион. Шпинели называются нормальными, когда Аположения заняты 2валентными катионами, а Вположения 3валентными М2М. Шпинели называются обращенными, когда все двухвалентные ионы занимают В положения М3 М2 М3. Существуют также промежуточные, смешанные, со статистическим распределением ионов, шпинели. Плотная кубическая упаковка анионов кислорода в шпинелях, как правило, искажается при вхождении катионов в октаэдрические и тетраэдрические пустоты. Эти искажения вызывают небольшие смещения ионов кислорода вдоль диагонали ячейки. Эти смещения оцениваются величиной отклонения кислородного параметра X от величины 0,5, характерной для идеальной структуры. Делаются многочисленные попытки предсказать структуру шпинелей. Так, из кристаллохимических соображений следует, что 4координированные пустоты должны заполняться катионами меньшего радиуса, поэтому, если Гд гв, то шпинель должна иметь нормальную, так называемую прямую структуру, а если Гд гв, то обращенную. В была сделана попытка объяснить распределение катионов в шпинелях с позиции теории поля лигандов и было обнаружено несоответствие между предсказаниями теории и результатами эксперимента. Обычно степень инверсности существенно выше в синтетических шпинелях по сравнению с природными . Интересные результаты были получены в работе , где методом спектроскопии ЯМР исследованы явления разупорядочения в кристаллах природной шпинели, МА. Выло показано, что при термообработке в интервале температур 0 0 С прямая шпинель разупорядочивается, причем степень инверсности обращенности меняется от 0. А. Авторы полагают, что тот факт, что при повышении температуры выше 0 С не удается получить более инверсную структуру, свидетельствует об обратимом характере превращения типа порядок беспорядок, и о невозможности закалить более высокотемпературное состояние структуры, чем образующееся при 0 С. Кроме стехиометрических, широко известны и нестехиометрические соединения со структурой шпинели. Заметим, что такие соединения, т. В работе показано, что возникающие в соединениях МОАОз при увеличении доли А0з нестехиометрические вакансии занимают не случайные, а октаэдрические положения в структуре шпинелей. Структурные превращения, наблюдаемые в монокристаллах, обнаруживаются также и при исследовании аналогичных микрокристаллов в ситаллах.