掺Sr、Sn的PbF<,2>-GaF<,3>-InF<,3>-CdF<,2>-ZnF<,2>玻璃的制备及性能研究

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含镓氟化物玻璃具有较其它氟化物玻璃更宽的红外透过范围和更低的声子能量，是一种优质的光纤材料。特别是它们在光存储系统、光通讯系统、激光医疗仪器和传感器等方面的应用潜力很大。因此，含镓氟化物玻璃逐渐成为这一研究领域的热点。在本文中，我们采用差示扫描量热仪(DSC)、x射线粉末衍射法(XRD)、红外分光光度计(IR)、偏光显微镜、金相显微镜等，着重讨论了PbF2-GaF3-InF3-CdF2-ZnF2-SnF2-XF2(PGICZX，X=Sr、Sn)玻璃的光学性质及稳定性。首先，在实验中，我们成功地制备出分别掺Sr、Sn的PbF2-GaF3-InF3-CdF2-ZnF2-XF2新系统(PGICZX，X=Sr、Sn)的玻璃样品。在现有的工艺条件下，能制得厚度在(0．20～0．56)mm范围内的透明块状玻璃。而且也实现了通过玻璃组成的变化来降低玻璃的折射率，成功地使得玻璃的折射率由原来基玻璃的1．614降到1．575。在基本不影响其透过范围的基础上，制得的20PbF2-20GaF3-15InF3-20CdF2-15ZnF2-10SnF2(B2#)玻璃具有较低的折射率(n=1．584)、较高的透过率(T=74％，d=0．26mm)、红外截止波长为11．1μm，可用于(2．5～1０)μm范围内的超低损耗的光纤，有望成为一种新型的长距离无中继光通讯材料。在总结分析前人提出的各种稳定性判据和析晶动力学的基础上，考虑使用综合了析晶动力学和热力学两方面因素的新判据kb(T)。通过对易析晶的氟镓酸盐玻璃GaF3-SrF2-CdF2-ZnF2-MFn(GSCZM，M=AI、Ba、Ca、Gd、Mg、Th和Zr))的稳定性的析晶动力学研究,用Augis-Bennett法和修正Kissinger法获得的析晶动力学参数v和E，当温度取Tg，Tc及Tp时，及在不同的升温速率下对各玻璃稳定性判据进行分析比较，结果证明：kb(T)判据适用于这类易析晶的氟镓酸盐玻璃。实验成功地判别了氟镓酸盐玻璃GSCZM七种玻璃的稳定性顺序，其顺序为：GSCZTh＞GSCZZr＞GSCZMg＞GSCZAl＞GSCZGd＞GSCZBa＞GSCZCa。研究了PGICZX(X=Sr、Sn)玻璃随着组分变化，其稳定性的变化。在基玻璃组成上，随着Sr取代Zn量的增加，玻璃的稳定性明显变差；随着Sn取代Pb量的增加，玻璃的稳定性有着变差的趋势。作为网络外体，SFF2对本系统玻璃的形成有负面的影响，易于导致玻璃结晶：而PbF2增强了本系统玻璃形成体的共价性能，增加液相中聚合物的种类，有利于玻璃的形成。从玻璃析晶转变的微观机制出发，考虑了形核机制对玻璃析晶转变的影响，用析晶转变动力学的公式求得的析晶动力学参数n和E值具有明确的物理意义。我们通过对20PbF2-20GaF3-15nF3-20CdF2-15ZnF2-10SnF2组分玻璃的等温析晶研究，得出了Avrami晶化指数n为2．6，对应的活化能为140．3kJ。从这些值中，我们可以得出玻璃具有较好的抗析晶稳定性。20GaF3-15InF3-20CdF2-15ZnF2-30SnF2玻璃的Avrami晶化指数n的平均值为3．08，对应的活化能为252．4kJ。这种玻璃的晶体生长主要由界面控制，其稳定性较差。在PGICZSn系统玻璃中，随着Sn取代Pb量的增加，玻璃成核的数目也有着增多的趋势，这与kb(T)判据得到的结果相一致。从这些玻璃自然断面的SEM图也可以得到佐证。

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作者
金海燕;
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作者单位

同济大学同济大学理学院;

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授予单位同济大学同济大学理学院;
学科材料物理与化学
授予学位硕士
导师姓名朱基千,钱达兴;
年度 2003
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