碱土替换铝硅酸盐玻璃硬度和玻璃转变温度反向演化的结构起源

摘要：

为探究过铝区碱土铝硅酸盐玻璃随碱土离子替换硬度(HV)和玻璃转变温度(Tg)的演化规律及结构起源,采用激光加热气动悬浮技术,制备了摩尔组成为xRO·(49–x)Al2O3·51SiO2(x=0～16;R=Mg,Ca,Sr,Ba)的系列碱土铝硅酸盐玻璃样品.采用显微维氏硬度仪、差示扫描量热法(DSC)分别对样品的维氏硬度(HV)和玻璃转变温度(Tg)进行了表征.结果表明:RO含量固定,随着R2+场强变大,玻璃的HV升高,Tg下降;RO种类固定,随着RO对Al2O3替换量的增加,玻璃的HV和Tg均下降,49Al2O3·51SiO2玻璃具有最高的HV(8.26 GPa)和最高的Tg(941℃).结构解析发现:玻璃网络骨架的堆积密度、平均键能、键能密度以及作为电荷平衡体的填隙离子对玻璃HV和Tg提升或削弱的相互竞争和协同作用,是玻璃的HV和Tg随R2+的场强变化呈现反向演化、随RO对Al2O3替换呈现同向演化的结构根源.

关键词：铝硅酸盐玻璃、过铝区、玻璃转变温度、硬度、电荷平衡体、场强、堆积密度

所属期刊栏目：50

分类号：TQ171.1+1

资助基金：国家自然科学基金52172007

在线出版日期：2022-05-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：879-885