Введение к работе
Актуальность работы, в последние годы ведутся работы по созданию нового класса материалов для волоконной оптики - многокомпонентных стекол на основе фторидов тяжелых металлов, повышенный интерес к ним обусловлен их оптической прозрачностью в широком спектральном диапазоне - от ближнего УФ до среднего ик-излучения, а также более низким, чем у других стекол, уровнем оптических потерь, теоретический минимум которТях оценивается величиной * 10 +10" дб/км.
материалы волоконной оптики должны удовлетворять целому комплексу требований к их физико-химическим свойствам, важнейшими среди которых являются высокая степень химической и фазовой чистоты, а также высокая стабильность свойств волокна в процессе выработки и его эксплуатации.' последнее из требований особенно актуально для стекол, являющихся, с термодинамической точки зрения, неравновесными системами, и претерпевающих изменения в свойствах в результате процессов структурной релаксации, поэтому, для получения из фторидних стекол высококачественных, оптически однородных волокон, с потерями близким к теоретическому пределу, а также для прогнозирования изменений их эксплуатационных свойств со временем, требуется знание особенностей формирования структурной сетки стекол в процессе стеклования расплава и структурно-функциональной роли отдельных компонентов.
в связи с этим работа, посвященная исследованию зависимости структуры и свойств бинарных барийфторцирконатных стекол, а также многокомпонентных стекол на их основе, от скорости охлаждения расплава и температуры, от которой производится его закалка, является актуальной.
цель работы, исследование влияния условий охлаждения расплава
на структуру ближнего порядка, характер химических свзей, плотность Фторцирконатных стекол xZr?4-(i-x)Ba?2 (х = 50,во,ее.7.75 мол.и) и 372гУ4-53Ва?2- 5ЪвХ3-5АН3, а также анализ причин, обуславливающих их изменение.
в соответствии с этим в работе решали следующие задачи: - синтезировали образцы фторцирконатных стекол iZrP4-(i-i)Ba?2 (х=50,б0,вб.7,75 мол.%) и 37Zr?,t-53BaP2-5La?3-5^^3 охлаждением соответствующих расплавов с различными скоростями и от различных температур;
изучили структуру бинарного расплава бб.72г?4-ээ.7ВаРЕ в широком интервале температур;
исследовали влияние скорости охлаждения расплава на формирование структурной сетки фторцирконатных стекол;
изучили влияние температуры закалки на параметры структуры ближнего порядка сверхбыстрозакаленных с > юв к/о фторцирконатных стекол;
определили плотность фторидных стекол в зависимости от температуры расплава перед закалкой и скорости его охлаждения.
научная новизна, і. в соавторстве разработан способ получения высокочистой многокомпонентной шихты для синтеза фторидных стекол.
-
в работе впервые рентгенодифракционным методом исследована структура ближнего порядка бинарного расплава бв.72гР4-эз.эВа?2. показано, что при увеличении температуры перегрева расплава относительно температуры ликвидус существенно уменьшается координационное число Zr по и изменяется конфигурация фторцирконатных полиэдров.
-
изучено влияние скорости охлаждения расплава на микроструктуру стекла бв.72гР4-зз.зВа?2. обнаружено, что с уменьшением скорости охлаждения координационное число Zr по Р увеличивается, а Ва по
F - уменьшается.
4. выявлено влияние температуры закалки на структуру ближнего порпдка сверхбыстрозакаленных барийфторцирконатных стекол в широком диапазоне составов. Установлена корреляция между изменениями в микроструктуре стекол, степенью ионности связей Zr-F и плотностью стекол, показано, что с увеличением температуры закалки закономерно уменьшаются среднее значение координационного числа Zr по Р и плотность стекол, а степень ионности связей Zr-P возрастает.
5. созданы установки для сверхбыстрой закалки фторидных расплавов и для измерения плотности образцов быстрозакаленных стекол малой массы ( ^ мг) методом гидростатического взвешивания.
6. в соавторстве разработана и изготовлена установка для рент-геноднфракционных исследований фторидных расплавов в контролируемой газовой атмосфере.
практическая значимость. Результаты исследования фторцирконат-ных стекол могут быть использованы при разработке технологических процессов получения оптических волокон методом вытягивания через Фильеру непосредственно из расплава, важное значение имеет при этом возможность управления процессом формирования структурной сетки стекла и, как следствие, получения волокон с. максимально стабильными в процессе эксплуатации макроскопическими свойствами .
на защиту выносятся: 1. методика получения образцов сверхбыстрозакаленных стекол.
-
данные о структуре фторидных стекол iZr?4-(i-x)BaP2 (x=so, 60,вв.7,75 коп.тл), полученных охлаждением расплавов от разных температур и с различными скоростями, данные по структуре расплава 68.7ZrP4-33.3BaP2 в интервале температур 673+1073 к.
-
Результаты исследования степени ионности межатомных связей
-в-
в стеклах xZr?4-(i-x)BaP2 (х=50,во,ве.7 мол.?<) 37ZrF4-53Ba?2-5baP3--5І1?3» а также характер и степень влияния на них условий получения стекол.
*. результаты измерений плотности стёкол xZrP4-(i-i)BaP2 (х=50, 60,68.7,75 мол.я), полученных при различных условиях охлаждения расплава, а также расплава ee.7Zr?4- зэ.зВа?2. Анализ причин, обусловивших выявленные изменения.
Апробация работы, материалы диссертации доложены и обсуждены на конференции "Строение, свойства и применение фосфатных, фторид-ных и халькогенидных стекол", Рига, 1990 г.; всесоюзной конференции "Волоконная оптика", Москва, 1990 г.; всесоюзной научно-технической конференции "Перспективные направления развития науки и технологии силикатов и тугоплавких неметаллических материалов", Днепропетровск 1991 г.; УГП всероссийской конференции "Строение и свойства металлических и шлаковых расплавов", Екатеринбург, 1994 г.
Публикация работы, по материалам диссертации опубликовано в работ.
структура и объем диссертации, диссертация изложена на 205 страницах и включает 133 страниц машинописного текста, 52 рисунка, 2* таблицы, список литературы включает 127 наименований, диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения.
