【摘 要】
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本工作的目的是研制一种用于红外光学的高性价比透红外玻璃陶瓷。首次确定了GeS2-Sb2S3-PbS三元系统的玻璃形成区，其中PbS的最大引入量可达58at％。研究了该系统玻璃的热、力学
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本工作的目的是研制一种用于红外光学的高性价比透红外玻璃陶瓷。首次确定了GeS2-Sb2S3-PbS三元系统的玻璃形成区，其中PbS的最大引入量可达58at％。研究了该系统玻璃的热、力学性能，其中密度(ρ)介于3.2672～4.9851g/cm3之间，显微硬度(Hv)介于143.5～185.2kgf/mm2之间，玻璃化转变温度(Tg)介于230～350℃之间，断裂韧性介于0.15～0.24MPa.m1/2之间。研究表明，系统的Tg，Hv及Kc等热、力学性能随着PbS的引入而逐渐降低，当引入量大于20at％后，变化甚微，但引入GeS2通常有利于这些性能的提高。此外，对该系统的红外光学性能研究表明，重原子Pb、Sb和较轻原子Ge的引入分别造成该系统红外透光波段的红移和蓝移。从组成与系统化学键键强、声子能量、网络结构刚性、致密性的关系角度对上述实验现象进行了分析与讨论。通过DSC对该系统的析晶动力学进行了研究，玻璃的析晶活化能(Ec)介于165～240kJ/mol之间，属于较稳定玻璃，晶体生长方式属整体三维析晶。通过对系统热稳定性研究对形成区进行了稳定区域划分，其中亚稳定玻璃在适当的热处理后，可成功转变成热、力学性能显著改善的透红外纳米晶玻璃陶瓷，透光波段为1.5～12μm，透过率达到70％以上。SEM观察发现大量尺寸小于100nm的纳米晶。X射线衍射物相分析表明，析出的晶体随基玻璃组成的不同而异，可以是Pb2GeS4，PbGeS3，PbS或PbSb2S4。制备的玻璃陶瓷的断裂韧性较基玻璃提高50％以上，膨胀系数降低30％以上，表明该系列透红外玻璃陶瓷可作为新型红外光学元件的理想候选材料。
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