TiO2掺杂对SiO2-Al2O3-MgO系玻璃结构和力学性能的影响

作者：高任; 王焕平; 朱钦恭; 肖珍; HELLMUT Eckert; ZHANG Xianghua; 徐时清

来源：复合材料学报, 2017, 34(03): 638-645.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20160523.016

• TiO2
• TiO2/SiO2-Al2O3-MgO系玻璃
• 力学性能
• 光学带隙
• 结构稳定性

采用传统熔体冷却法制备TiO2掺杂量为01.8wt%的TiO2/SiO2-Al2O3-MgO系玻璃,探讨了不同TiO2质量分数对玻璃体积密度、弯曲强度、压缩强度、压缩模量和结构稳定性的影响规律。结果发现:当TiO2含量小于1.5wt%时,TiO2/SiO2-Al2O3-MgO系玻璃的光学带隙随着TiO2含量的增加而减小、玻璃结构更加稳定,其体积密度、弯曲强度、压缩强度以及压缩模量均随着TiO2含量的增加而上升;当TiO2含量超过1.5wt%后,该玻璃体系的结构稳定性和力学性能均随着TiO2含量增加而下降;当TiO2的质量分数为1.5wt%时,玻璃的光学带隙达到最小值为3.75eV,各项力学性能达到最优,其弯曲强度为110.36 MPa、压缩强度为240.18 MPa、压缩模量为115.03GPa。适量TiO2的掺杂,减少了玻璃网络结构中非桥氧的数量,使孤立的岛状网络单元重新聚合,从而显著提高了玻璃的结构稳定性和力学性能;但过量的TiO2迫使TiO2/SiO2-Al2O3-MgO系玻璃结构中的桥氧键断裂生成非桥氧,由此显著降低了其结构稳定性和力学性能。

• 单位
  中国计量大学; 理化学研究所