Свойства и разработка новых оптических стекол - Царевский Е.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для установления состава выделяющихся в исходном ТБФ и опытных стеклах кристаллических фаз, помимо кристаллооптического, были использованы физико-химические методы [3], так как большая часть выделяющихся в этих стеклах фаз была обнаружена впервые. В результате анализа полученных данных установлено, что в стекле ТБФ наблюдается одновременное выделение трех кристаллических фаз.
1. Призмы с сильным двупреломлением и высоким показателем преломления, значительно превышающим 1,895. Эта фаза выделялась и во всех опытных стеклах, кроме тех,'в которых было изъято более 3 мол. % окиси титана (рис. 2). Выполненное исследование показало, что эта фаза содержит в своем составе окись титана (Ti-фаза).
2. Призматические кристаллы с положительным удлинением, прямым погасанием и показателями преломления Ng = 1,86, Np = 1,80. Из-за трудности получения чистых границ кристаллов с иммерсионными жидкостями точность выполненного измерения ±0,01. Сделанное предположение о том, что эта фаза — борат кадмия, было подтверждено при изучении стекол, в которых были изъяты CdO и В203 в соотношениях 3 : 1 и 2 : 1 (рис. 2, составы 2-5).
3. Изометрические кристаллы, состав которых не был установлен. В качестве вторичной фазы в стекле ТБФ выделяются кристаллы в виде гексагональных табличек с показателем преломления >1,89. Установление природы фаз стекла ТБФ дало возможность наметить пути снижения его кристаллизационной спо-
140
Собности. Задача эта оказалась очень сложной, так как уже само стекло ТБФ лежит в эвтектической области, о чем говорит совместное выделение нескольких кристаллических фаз. Для снижения
« 1 Изменение состава, мол% 600 700 800 500 WOO ffOO ЧерЬчная фаза
/ Исходное стекло типа ТБФ . * Ti - фит r/.xCd0-yd^0j 1Мзв^т?шие
2 -3GA0- -1В20}: fTi -фаза ? Изометрические кристаллы
3 -ff CdO; -J Вг03: 1. Ti - фаза ?.Изометрические кристаллы
‘t -7,5 CdO; -2,5В20у, __Д1_г1 ' -——-J f. Ti -фаза 2.Изометрические кристаллы
5 -10 CdO; -ЗВгОу. 1.Тъ~ фаза 2Мзометрическш кристаллы
В -6CdO; +6СаО; -ЗВ203;+ЗСа?03; 1. Ti-фаза 2.La,203-B20j
7 -8CdO: *8Са0; -ЧВ20$; '—I Ti-фаза
8 -12CdO; fllCaO: -6В20у, *60аг03; lLazOj ¦ Вг03 ?.Шестиугольные таблички N>1,85
9 -3Ti02 ILdiOi '6?0j 2. Ti-фаза
10 -5Ti02 -T-Ti t xCd0-yB203 21агО}-ВгОз 43S№?,eCKue
11 -ЗП0г +3 Si о? xCdO-yB203
12 -5TiOz + 5Hf02 1 ^ Изометрические кристаллы
Рис. 2. Кристаллизационная способность опытных стекол серии ТБФ (выдержка 3 ч)
кристаллизационной способности в этом случае необходимо было найти другую эвтектическую область, в которой склонность к переохлаждению выражена сильнее.
При изъятии и замещениях окиси титана происходило уменьшение интенсивности выделения Ti-фазы или ее полное исчезно-
141
вение (рис. 2, составы 10—12). Судя по результатам кристаллб-оптических и политермических исследований, это приводило к уходу от старой эвтектической области, появлению новых кристаллических фаз, снижению верхней температурной границы кристаллизации и уменьшению кристаллизационной способности, однако недостаточному.
Сделанные замещения бората кадмия, выделяющегося из исходного стекла при его кристаллизации, галлатом кальция, приводящим к уменьшению в составе стекла содержания В203 и CdO, которые входят в состав выделяющейся фазы, и введение в состав стекла новых компонентов Ga203 и СаО, естественно не входящих в состав выделяющихся из стекла кристаллических фаз, привели к исчезновению фазы хСсЮ-г/Ва03 и появлению новой фазы в виде пластинок с высоким двупреломлением и показателями преломления jVg = l,88, Np = 1,85 (рис. 2, составы 6—8). Эта фаза определена как La203-B203.
Выбор компонентов, вводимых в состав стекла, обусловливается, кроме того, сохранением оптических постоянных в необходимых пределах.
В результате последовательных изменений состава и изучения кристаллизации опытных стекол (рис. 2) почти во всех случаях обнаружено уменьшение кристаллизационной способности, сопровождавшееся понижением верхней температурной границы кристаллизации, причем из всей изученной серии наиболее интересным оказалось стекло состава 6, состав которого отличается от состава ТБФ тем, что 3 мол. % 2CdO-B203 заменены 3 мол. % 2Ca0-Ga203. У стекла этого состава значительно ниже температура верхней границы кристаллизации, несравнимо слабее кристаллизационная способность.
Попытки дальнейшего улучшения стекла состава 6 основывались на его положении в области совместной кристаллизации титановой фазы и ортобората лантана. Все выполненные изменения состава приводили к уходу от эвтектической области, что проявилось в увеличении степени кристаллизации и верхней температурной ее границы.
Таким образом, на основании всех выполненных определений можно считать, что состав 6 является оптимальным, находясь в наиболее благоприятной с точки зрения склонности к стеклэоб-разованию эвтектической области.
Работы по управлению кристаллизацией оптических стекол, проводившиеся под руководством и при поддержке К. С. Ев-стропьева, продолжаются до настоящего времени. Применимость физико-химического метода понижения кристаллизационной способности была подтверждена при разработке слабокристалли-зующихся стекол, имеющих самые различные химические основы: боратнолантановую, борногерманатную, примеры которых рассмотрены в настоящей работе, фосфатную, силикатную, боросиликатную [4].
