Кристаллизация стекол и получение прозрачной стеклокерамики. Микроструктура стеклокерамики, размер и концентрация кристаллических частиц в стеклофазе определяются скоростью зарождения и скоростью роста зародышей

Микроструктура стеклокерамики, размер и концентрация кристаллических частиц в стеклофазе определяются скоростью зарождения и скоростью роста зародышей. Температурные зависимости этих скоростей различны. Очевидно, что для получения прозрачной стеклокерамики, т.е. материала с большой концентрацией микрокристаллов малого размера, необходимо создать условия, при которых достаточно велика скорость зарождения кристаллов и мала скорость их роста.

Выбор оптимального температурно-временного режима термообработки стекол проводится экспериментально путем изучения микроструктуры и фазового состава стеклокерамики, полученной в различных условиях.

В данной работе в системе ⋅ и в системе – ⋅ , в состав которой входят оксиды крайних членов лантаноидного ряда, проведено исследование поведения стекол при нагревании в температурном интервале Tg – (Tg + 250°C) в течение 0.1–70 час. Образцы после термообработок просматривались визуально под микроскопом и с помощью He–Nе-лазера. Полученные образцы можно условно разделить на три группы:

1. прозрачные образцы без видимых под микроскопом изменений по срав-нению с исходным стеклом и без светорассеяния излучения He–Nе-лазера;

2. образцы с поверхностной кристаллизацией и заметным боковым рассея-нием луча He–Nе-лазера;

3. матовые и полностью непрозрачные образцы с большой концентрацией

кристаллических включений. Вид образцов определялся температурой и временем термообработки. На рис.2.6 приведены результаты микроскопического изучения образцов стекол стехиометрического состава ( ⋅ ) и стекол с повышенным содержанием ⋅ ⋅ ⋅ ; после различных термообработок, иллюстрирует трансформацию исходного стекла при термообработке.

Рисунок 2.6 - Поведение стекол при термообработке: а - ⋅ ,

б - ⋅ ⋅ ; ⋄ - прозрачный образец, ○ - поверхностная кристаллизация, ● - объемная кристаллизация

Как видно на рис. 2.6, и стекла стехиометрического состава, и стекла с максимальным содержанием оставались прозрачными, не показывая каких-либо признаков кристаллизации после термообработки в интервале Tg – (Tg + 20°C) в течение, по меньшей мере, 70 час. Повышение температуры и увеличение продолжительности термообработки приводит к поверхностной кристаллизации. Объемная кристаллизация и выделение в объеме образцов крупных кристаллических включений имеет место только при температурах термообработок на 70–80°C выше Tg и при относительно длительном термическом воздействии.