XRD和显微硬度研究镍^{2 +}和W^{6 +}过渡金属离子掺杂亚碲酸盐硼酸钡眼镜

文摘

眼镜组成10 teo2.15bao。(75 - x) B2O3。xNiO和10 teo2.15bao。(75 - x) B2O3。xWO3 (x = 0比1摩尔%的步骤0.2)使用传统melt-quenching方法准备了。非晶样品的性质是确定使用x射线衍射测量(XRD)。显微硬度测量进行了使用茨威格3212与维克氏硬度计安装的钻石锥体硬度计压头。显微硬度研究发现,眼镜的硬度增加,外加负载的增加。迈耶的索引号/加工硬化指数“n”计算,发现材料属于硬质材料类别。

关键字

玻璃、Melt-quenching、X -射线衍射测量、显微硬度,迈耶的索引号,加工硬化指数

介绍

碲氧化物(张志贤₂)基于眼镜是很重要的对于许多应用程序由于非线性光学性质。此外,张志贤₂作为基质材料有几个优点超过其他氧化物玻璃主机和最重要的是它的低声子频率(1]。基于重金属氧化物如TeO眼镜₂有wideapplications领域的玻璃陶瓷,为光学andelectronic设备层,热与机械传感器,反映windows.B吗₂O₃是最常见的glass-former之一。B structureof玻璃₂O₃由一个随机网络boroxol戒指和BO₃)由B-O-B联系三角形连接。硼酸是reportedthataddition网络修饰符的眼镜可以出产三角(BO的转换₃)结构单元(BO₄4号[]四面体与协调2]。钡是一个很好的候选人的发展基于Ba -辐射屏蔽玻璃由于强烈的x -射线的吸收,伽马射线和降解而导致3]。与其他亚碲酸盐玻璃相比,我们₃含有亚碲酸盐玻璃的声子能量稍高,更高的玻璃化转变温度,因此他们可以使用在高的光学强度没有接触热损伤。添加B₂O₃亚碲酸盐玻璃提供someunique特性的热化学稳定性提高andcrystallization电阻(4]。二价镍离子是一个有趣的顺磁离子探针在玻璃系统。据报道,镍离子占据四面体和八面体位置玻璃矩阵(5]。

显微硬度是一个债券敏感属性,它提供了一个了解化学键的性质在材料(6]。当一个锋利的硬度计压头如维氏硬度计压头装上玻璃,卸载后残余表面印象是观察,材料硬度很方便地估计投影面积的印象。众所周知,某种程度上加载期间的变形是duringunloading恢复,即。、弹性恢复。因为它预计,松紧带复苏程度取决于玻璃系统和glasscompositions residualsurface印象卸货后的硬度值为anin-depth inglass变形行为的理解是不够的。在这个角度看,同样重要的是要评估硬度在加载期间,即。,所谓'universal硬度(7]。在过去的几十年里,已经有了相当大的增加使用缩进技术确定固体的力学性能8]。一般来说,材料的宏观硬度随负载应用。这种现象称为压痕尺寸效应(伊势),通常涉及减少显微硬度随着外加负载(9,10]。与伊势,反向类型的压痕尺寸效应(反向伊势),显微硬度的增加而增加应用负载,也称[11]。这项工作的目的是探讨硬度眼镜的各种dopantssuch NiO和我们₃。因为没有这样的研究到目前为止一直在进行。

材料和方法

15 teo公式的玻璃样品₂- 10包(75 - x) B₂O₃——xNiO (TBBN)和15 teo₂- 10包(75 - x) B₂O₃——xWO₃(TBBW) (x = 0到1.0的步骤0.2摩尔%)已经准备通过使用传统的融化——淬火技术。需要大量的分析TeO等级₂,BaCo₃H₃薄₃NiO,我们₃Hi-Media来自E-Merck,德国,印度孟买和Sd-Fine化学品。正确的成分被研磨混合物混合在一起多次获得细粉。混合是融化在氧化铝坩埚约1013 K和相同的温度保持45分钟同质化融化。然后在573 K玻璃样本退火两小时避免机械菌株在淬火过程中开发的。样品准备的化学稳定性和防潮。准备玻璃样品抛光,表面是由钻石盘完全平面和波动性和钻石粉。

测量厚度的玻璃样品使用数字游标卡尺(三丰公司电子数显卡尺)精度为0.0001毫米。证实了玻璃样品的非晶特性X射线衍射技术使用X射线衍射仪(模型:从PANALYTICAL X ' PERT粉末X射线衍射系统)。显微硬度测量进行了使用茨威格3212与维克氏硬度计安装的钻石锥体硬度计压头。所有的压痕测量进行了新鲜抛光玻璃样品在室温下。缩进是由不同的负载达到0.3公斤,缩进的时间保持在大约10秒。缩进的印象是广场。对角线长度的缩进印象测量使用校准测微显微镜的目镜。

维克氏的显微硬度值(高压)12)计算

高压P / d = 1.8544²…………………………………………………………。(1)

WhereP外加负载,d是缩进的平均对角线长度的印象和1.8544是一个常数,一个几何因子/维克氏转换因子的钻石金字塔。

根据梅尔定律(13),连接的应用负载的关系

P =广告ⁿ………………………………………………………………………(2)

其中n是迈耶的索引号或加工硬化指数和给定材料是一个常数。加工硬化指数(n)的价值估计的情节P和d的对数最小二乘方法。“n”值是有用的,以确定材料是否硬或软。

结果与讨论

x射线衍射模式(图1)研究了玻璃系统的揭示了没有任何离散或连续的锋利的结晶峰,但同质玻璃展示字符。显微硬度的实验值(高压)和迈耶的索引号(n)与各种应用负载TBB, TBBN TBBW玻璃系列在室温下所示表1。显微硬度的变化与外加负载无掺杂和掺杂的氧化镍(NiO)和氧化钨(我们₃)硼酸镁亚碲酸盐玻璃是利用最小二乘法的原理及说明无花果。2 - 3。

显微硬度表示所需的应力消除玻璃的自由体积。玻璃是开放的自由体积的眼镜在相应的眼镜14]。对于所有的玻璃系统,显微硬度值增加(无花果2 - 3),同时增加外加负载从0.3到0.9公斤。当负载超过0.9公斤,明显的裂纹萌生和玻璃凿发生和硬度测试无法进行。进一步,从表1这是观察到的显微硬度值下降和增加NiO的摩尔% WO3内容,所有的应用负载。

显微硬度值的增加使得玻璃的难度,反之亦然。在所有研究玻璃系统的显微硬度随着负载的增加与反向压痕尺寸效应(反向伊势)15]。高压值的大小为:TBB > TBBW > TBBN。从高压的大小,掺杂的影响可以得出结论,TBBW眼镜具有更高的刚度比TBBN眼镜。众所周知,显微硬度与键能的大小(16]。根据Onitsch [17),加工硬化指数' n '大于2时,硬度随负荷增大而增大。因为n的值(表1)TBBW眼镜都大于2,发现材料的硬度增加,增加的负载符合Onitsch的预测。

结论

NiO的影响和我们₃内容与亚碲酸盐掺杂硼酸钡眼镜使用显微硬度测量在室温下进行了调查。超出了0.9公斤的负荷,发生明显的开裂,这可能是由于内应力的释放在本地生成的缩进。每个玻璃展品与压痕载荷显著逆转伊势。显微硬度值的增加使玻璃的难度。因此,显微硬度研究显示材料的各向异性性质,进一步证实TBBW眼镜属于硬材料比较TBBN眼镜。

引用

1. SaharMR SazaliES。让科学。物理和热性质的TeO2-Na2O-MgO掺杂Eu2O3玻璃。技术和创新走向美好的明天(UMTAS 2011)。
2. rada、DanV RadaM CuleaE。J非结晶Sol.2010;356:474 - 479。
3. Tuscharoen年代,Kaewkhao J, Limkitjaroenporn P, Limsuwan P ChewpraditkulW。安NuclEner.2012;49:109 - 113。
4. CelikbilekM Ersundu AE,一位美国J不结晶的溶胶。2012;358:641 - 647。
5. 巴拉Rao R, Srinivasa Reddy M, YadagiriReddyP, Veeraiah n印第安纳J纯:Phys.2007;45:243 - 255。
6. Indrajit Sharma B,罗比PS Srinivasan a垫Lett.2003;57:3504 - 3507。
7. 三浦T, Benino Y,佐藤R,小松T JEur陶瓷Soc.2003;23日:409 - 416。
8. 他泊·d·菲尔Mag A.1996;74:1207 - 1212。
9. 龚J,潘X,苗族H, Zhaol z垫SciEng a . 2003: 359: 391 - 395。
10. Sangwal k .垫化学Phy.2000: 63: 145 - 152。
11. Manimaran M, Kalkura SN, Ramasamy p . J垫Sci Lett.1995;14:1366 - 1368。
12. ChenthamaraiS Jayaraman D,萨勃拉曼尼亚C, Ramasamy p .垫。2001;47:247 - 251。
13. 牛SJ,页面TF, Yoffe呃。菲尔·玛格Lett.1989;596:281 - 288。
14. Varshneya基本无机Glasses.vol。59、学术出版社。纽约,1994年。
15. Hemalatha P, V Veeravazhuthi, Mangalaraj d J垫Eng。2009;18:106 - 108。
16. Yamane M, Mackenzie JD。J非结晶Sol.1974;15:153 - 164。
17. Onitsch。Mickroskopie.1944;2:131 - 151