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钛硅酸盐高折射率玻璃的研究

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第一章绪论

1.1前言

1.1.1光学玻璃的发展概况

1.1.2光学玻璃的分类

1.1.3光学玻璃的制备和光学性质

1.1.4光学玻璃的应用

1.2高折射率光学玻璃系统

1.3钛硅酸盐光学玻璃简介

1.3.1钛硅酸盐光学玻璃的形成区和结构

1.3.2钛硅酸盐光学玻璃的应用

1.3.3钛硅酸盐光学玻璃发展趋势

1.4本课题的研究目的及主要研究内容

1.4.1本课题研究的目的和意义

1.4.2本课题研究内容

第二章玻璃制备与性能测试

2.1玻璃样品制备

2.1.1正交设计在实验中的应用

2.1.2玻璃原料

2.1.3玻璃熔制过程

2.2玻璃性能测试

2.2.1玻璃密度的测试

2.2.2玻璃折射率和色散的测试

2.2.3玻璃热稳定性能的测试

2.2.4玻璃透过光谱的测试

2.2.5玻璃拉曼光谱的测试

2.2.6 X射线衍射测试

2.3本章小结

第三章影响钛硅酸盐玻璃性能的主要因素

3.1 BaO与TiO2的含量比对成玻性能的影响

3.1.1玻璃析晶机理

3.1.2 BaO-TiO2-SiO2玻璃熔制实验

3.2 BaO/TiO2比值改变对玻璃密度和折射率的影响

3.3玻璃拉曼光谱测定

3.4本章小结

第四章组分改变对玻璃性质的影响

4.1 TiO2对玻璃的着色

4.2 SrO代替P2O5玻璃密度和折射率的变化

4.3 R2O和RO对玻璃性能的影响

4.3.1 R2O对析晶性能的影响

4.3.2 RO对析晶性能的影响

4.4本章小结

第五章过渡金属和稀土氧化物对玻璃性质的影响

5.1 Nb2O5对玻璃性质的影响

5.1.1 Nb2O5对玻璃抗析晶性能的影响

5.1.2 Nb2O5对玻璃密度和折射率的影响

5.1.3 Nb2O5对玻璃透过率的影响

5.2稀土氧化物对玻璃性质的影响

5.2.1稀土氧化物对玻璃抗析晶性能的影响

5.2.2对玻璃密度和折射率的影响

5.2.3对玻璃透过率的影响

5.3稀土氧化物和Nb2O5共同引入对玻璃性能的影响

5.3.1 Y 2O3和Nb2O5共同引入对玻璃性能的影响

5.3.2 Yb2O3和Nb2O5共同引入对玻璃性能的影响

5.4所做玻璃组成点在相图中的位置

5.5本章小结

结论

后续工作

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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摘要

钛硅酸盐玻璃具有研究意义和应用价值是因为其具有密度小、折射率高、色散大、化学稳定性好的特点,且其不会象传统高折射率玻璃含铅量高,在生产过程中给环境和工作人员的身体带来危害。但其含钛量较高,使玻璃很容易产生析晶,所以只有在基础玻璃组成的基础上调整玻璃组分及其含量才能熔得抗析晶性能好折射率高的玻璃,也才能使玻璃具有应用价值并有利于环境保护,这也是探索合理的钛硅酸盐组成的必要性所在。 本论文分为绪论、实验及理论基础、BaO与TiO2比值的改变对钛硅酸盐玻璃性质的影响、组分改变对玻璃性质的影响、过度金属氧化物和稀土氧化物的添加对玻璃性质的影响和结论六部分。 第一部分叙述钛硅酸盐玻璃的发展、研究的目的和意义。第二部分介绍了样品制备及各种性能测试方法和原理。 论文第三部分对基础玻璃配方进行了研究:(1)用正交设计法设计玻璃组成,熔制玻璃,得出成玻范围;(2)对玻璃密度和折射率测试,得到折射率在1.86以上的玻璃,且随BaO/TiO2比值的增加,密度先增大后减小,折射率下降。 论文第四部分研究了碱金属和碱土金属氧化物对玻璃析晶性能的影响。碱金属氧化物使玻璃更容易析晶,碱土金属氧化物中SrO有利于提高玻璃抗析晶性能。 为进一步提高玻璃的折射率,论文第五部分研究了组成为51.7BaO-24.3TiO2-12SiO2-12(Al2O3+B2O3+ZnO+SrO)的100g玻璃中外加过渡金属氧化物Nb2O5和稀土氧化物Y2O3和Yb2O3和Nd2O3以及在组成为51.7BaO-24.3TiO2-12SiO2的玻璃中加入稀土氧化物和Nb2O5时玻璃性质的变化:(1)外加4gNb2O5时,玻璃抗析晶性能参数△T、密度、折射率出现极大值,阿贝数出现极小值,玻璃的透过率随Nb2O5引入量的增加几乎不变;(2)Y2O3、Yb2O3和Nd2O3对玻璃性能的影响表明,外加9gY2O3、15gYb2O3、9gNd2O3时玻璃抗析晶性能较好,外加Y2O3和Yb2O3时玻璃折射率随引入量的增加而增大,阿贝数变化不大,Y2O3和Yb2O3的引入使玻璃的透过率下降,但随引入量的增加透过率提高,引入Yb2O3的玻璃光透过率曲线在970nm左右有一强的本征吸收峰;(3)Y2O3和Nb2O5共同引入对玻璃性能的影响表明:密度和折射率随Nb2O5引入量的增加而增大,引入16gNb2O5时折射率达1.96,透过率在70%以上;Yb2O3和Nb2O5共同引入,随Nb2O5引入量的增加,密度和折射率增大,透过率变化不大,ZnO和Al2O3的引入能改善玻璃抗析晶性能,在BaO-TiO2-SiO2-Yb2O3-Nb2O5-Al2O3系统中引入La2O3,随引入量增加玻璃密度增大,折射率和阿贝数影响不大,引入4g时,玻璃透过率达80%。论文第六部分总结了实验过程中的发现和得出的结果。

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