Влияние ионного обмена на фазовые равновесия в стеклах

• Автор: Лобода, Вера Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

Оглавление.
Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Основные представления о строении стекла
1.2.Метастабильное фазовое разделение (ликвация) в стеклах
1.3. Кристаллизация стекол
1.4. Основы теории ионного обмена
1.5.Взаимодействие в системе «стекло - расплавленная соль»
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Выбор модельных стекол
2.2.Проведение ионообменных обработок стекол
2.3. Рентгеноструктурный анализ
Глава З.Изучение фазовых превращений в щелочеборосиликатных стеклах
3.1. Ликвация в системе И20-В203-8Ю2. Выбор условий ионообменных обработок
3.2. Индуцированная ликвация в системе Иа20-В203-8102
3.3. Разрушение двухфазной ликвационной структуры в системе 1л20-Иа20-В,03-8Ю2
3.4. Заключение
Глава 4. Исследование кристаллизации в необатных стеклах
4.1. Кристаллизация в литиевониобиевосшшкатном стекле. Выбор условий ионообменных обработок
4.2. Эффект стимулированной кристаллизации в ниобатных стеклах

4.3. Заключение
Основные результаты и выводы
Список литературы

Введение.
Ионный обмен в системах «стекло - расплав соли», то есть, процесс замещения катионов стекла катионами расплава соли, приводит к образованию поверхностных слоев с градиентом состава и, как следствие этого, градиентом физических и химических свойств, что имеет важное прикладное значение.
В частности, возникающий при ионном обмене градиент показателя преломления уже сейчас активно используется в современных оптических технологиях для производства различных градиентных структур. Кроме того, ионообменные технологии (или так называемый «ионообменный синтез стекол») позволяют получать стекла с составами, которые не могут быть получены традиционным высокотемпературным синтезом, но которые при этом могут иметь уникальные свойства, например, образовывать при термообработках прозрачную электрооптическую стеклокерамику на основе микрокристаллов ниобата лития.
Такой синтез стал особенно широко применяться и исследоваться после работы Френча и Пирсона [1] , впервые показавших, что тончайшие ионообменные слои на поверхности стекла могут существенно изменить оптические характеристики всей системы. Помимо этих изменений возможно изменение других физикохимических свойств стекла - прочность [ 2, 3], микротвердость [4, 5], термическая прочность [6, 7].
Множество теоретических и экспериментальных работ посвящены ионному обмену как технологии изготовления высококачественных оптических элементов [8, 9, 10, 11, 12].
К таким структурам относятся микролинзы диаметром от 0,2 до 5 (и белее) мм с плоскопараллельными преломляющими поверхностями для технической.

с1Т /в
где Д5/- энтропия расплава при температуре Т.
Если предположить, что АБ/ слабо зависит от температуры, то в точке плавления, Тпл, мы получим:
АОПЛ = АН/-ТПЛАБ/=0,
где AHf - теплота расплава на единицу объема.
Таким образом, при температуре ниже температуры плавления на ДГ, мы получаем:

АС = АТ = АТ (ц4)

Тогда из выражений (1.2), (1.5) и (1.6) получим:
кТ ( Ав,
/ = ТехЧТт'’ехр
( 2
6тс<зТ
к ЪАТгАН)-кТ ;
(1.15)
В соответствии с этим уравнением, скорость формирования ядер очень чувствительна к изменениям температуры. Подставляя в (1.15) значения констант для воды, можно получить, что при температуре -40°С, скорость нуклеадии увеличивается в 9 раз при уменьшении температуры на один градус.
Температурная зависимость скорости нуклеации показана на рис. 1.9. Форма кривой может быть качественно объяснена присутствием экспоненциального члена в уравнении (1.13). Член ехр(-ДО?А:7) равен нулю при температуре ликвидуса и увеличивается при увеличении АТ. При большом переохлаждении, преобладает член ехр(-Д<ЯД7) и скорость нуклеации уменьшается при дальнейшем охлаждении после прохождения через минимум.