ТОМ 98, № 2 (2025)

Методом фурье-анализа протяженной тонкой структуры рентгеновских спектров поглощения (EXAFS) вблизи L3-края Nd изучается локальная атомная структура ионов неодима, введенных в количестве 5 мол. % Nd2O3 в алюмоборатное стекло, в сравнении со структурой ионов неодима в цинкофосфатном стекле с концентрацией неодима 0,5 мол. % Nd2O3. В качестве экспериментальных эталонов рассматривали EXAFS-спектры оксида неодима, записанные вблизи K- и L3-краев Nd. Использование двух краев поглощения позволило установить спектральные характеристики многоэлектронных вкладов в спектр и повысить точность определяемых параметров локальной атомной структуры. Установлено, что атом неодима в алюмоборатном стекле в среднем окружен ~9,6 атомов кислорода на расстоянии Nd–O ~2,4 ?, а в цинкофосфатном стекле – ~6,8 атомов кислорода на расстоянии ~2,3 ?.

Описаны исследования влияния режима закалки на механическую прочность изделий. Показано влияние настройки пресса и температуры в камерах туннельной печи на характер разрушений стекла при испытаниях. Предложено использовать модель логистической регрессии для предсказания характера разрушений при испытаниях механической прочности вырабатываемых стекол и оперативной коррекции режима закалки.

Предложен новый подход к обогащению природного молочно-белого кварца. С использованием кварца Наилинского месторождения проведена апробация предложенных методов технологического передела с выплавкой аттестационных слитков стекла.

Определены физико-механические характеристики керамических материалов составов (мол. %) 97ZrO2–3Sm2O3 и 94ZrO2–6Sm2O3, полученных из исходных наноразмерных порошков. Показано, что в керамических материалах формируется двухфазный состав, включающий тетрагональную и кубическую формы твердых растворов на основе ZrO2. Установлено, что количество Sm2O3 оказывает влияние на соотношение формируемых фаз и, соответственно, влияет на зерновой состав микроструктуры и характеристики керамических материалов. Определено, что увеличение содержания фазы твердого раствора тетрагональной формы ZrO2 с 46 до 85 об. % обусловливает повышение прочности керамического материала от 600 до 850 МПа и трещиностойкости по параметру K1с от 8,0 до 10,5 МПа·м?.

Исследовано влияние условий вакуумного горячего прессования (VHP) на микроструктуру, плотность и оптические свойства ZnSe. Для изоляции компакта от графитовой пресс-формы использовали графитовую и титановую фольги, а также порошкообразный оксид алюминия, что позволило варьировать степень загрязнения образцов углеродом. Установлено, что углерод оказывает значительное влияние на спекание и рекристаллизацию керамики ZnSe, препятствуя достижению высокой плотности и прозрачности материала. Анализ микроструктуры выявил, что использование оксида алюминия как изоляции позволяет достичь более однородного роста зерен и минимизировать их аномальный рост. Спектральные исследования показали, что максимальная прозрачность керамики в ИК-диапазоне достигается при дополнительной обработке в условиях горячего изостатического прессования образцов с исходной плотностью выше 97 %. Установлено, что дальнейшее улучшение оптических свойств требует полного устранения углеродных загрязнений, это связано с необходимостью замены графитовой оснастки в процессе VHP.

Исследована область стеклообразования в тройной системе TeO2–ZnO–MoO3 при двух скоростях охлаждения расплава. Достигнутое содержание триоксида молибдена в стекле составляет 80 мол. % при различном соотношении TeO2 и ZnO. Методом рентгенофазового анализа (РФА) исследована природа фаз, формирующихся в шихте и стекле при термическом воздействии. В диапазоне температур от 20 до 300 ?С между исходными бинарными оксидами не наблюдается заметного взаимодействия, тогда как при дальнейшем нагревании образуются фазы сложных оксидов теллура (IV), цинка и молибдена (VI) (Te2MoO7, Zn2Te3O8, ZnMoO4 и ZnTeMoO6). Формирование этих соединений происходит также в результате принудительной кристаллизации стекол. Зарегистрированы спектры пропускания образцов стекол и установлено, что с увеличением содержания триоксида молибдена наблюдается смещение коротковолновой границы пропускания в длинноволновую область.

Изучено влияние добавки калиевой формы кремнефосфорносурьмяного катионита (К:КФС-катионита) в солевую ванну нитрата калия на величину сжимающих напряжений на поверхности натриевокальциевомагниевосиликатного стекла. Напряжения сжатия формируются в результате низкотемпературного ионного обмена Na+ (стекло) – K+ (расплав соли). Исследованы два типа калиевой селитры: технической марки Б и химически чистой марки х.ч. Для определения распределения сжимающих напряжений в поверхностном слое стекла использовали метод волноводной спектроскопии, с помощью которого измеряли профиль двойного лучепреломления и рассчитывали профиль напряжений. Для измерения микротвердости применяли микротвердомер ПМТ-3. Показано, что введение К:КФС-катионита в расплав нитрата калия приводит для двух марок селитры к улучшению условий ионного обмена, по сравнению с расплавом соли без катионита, – к повышению величины сжимающих напряжений, глубины ионообменного слоя и микротвердости. Увеличение сжимающих напряжений по отношению к исходному стеклу после ионного обмена с добавкой катионита составило 155 МПа для марки Б и 450 МПа – для марки х.ч. Увеличение микротвердости по отношению к исходному стеклу составило 120 % для марки Б и 240 % – для марки х.ч. Катионит существенно улучшает условия ионного обмена для технической калиевой селитры марки Б. Введение катионита в расплав солевой ванны является перспективным направлением в технологии ионного обмена, применяемой для повышения механической и термической прочности стеклоизделий. Особенно такой технологический подход актуален на производстве по упрочнению стекла, где используется более дешевая техническая калиевая селитра.

Приведены данные по синтезу и свойствам композиционного керамического материала на основе стекла состава 31,0BaO–30,0B2O3–15,0Al2O3–7,0SiO2–6,8MgO–5,9ZnO–4,3MgF2 (мол. %) и наполнителя Al2O3. Композиционная керамика с исходным массовым соотношением стекло/Al2O3, равным 60:40, и спеченная при 875 ?С, имеет величину ?r, равную 8,62, и tg ? = 12,1·10–4 при частоте 1 МГц. Прочность на изгиб керамики составляет 117,5 МПа, ТКЛР = 69,7·10–7·К–1, композит химически совместим с серебром и может быть перспективным материалом для технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики.