气悬浮技术制备铝酸钙玻璃及其性能研究

摘要

铝酸钙玻璃是以Al₂O₃和CaO为主要成分的红外光学玻璃，但因为其具有很强的析晶倾向，导致玻璃形成能力差，在一定程度上影响了该材料在红外成像制导系统、红外激光等光学领域的应用。通过添加微量网络形成体SiO₂，可以提高玻璃的形成能力。本研究利用设备简便、可操作性强、对实验环境的要求较低和便于观察的气悬浮技术快速制备大量（1-x）CaAlO₃-x SiO₂玻璃微珠，选用4N7级SiO₂制备不同SiO₂摩尔分数的CaAlO₃-SiO₂玻璃，对其热学稳定性、晶相结构、微观结构、力学性能以及光学特性进行测试。实验结果表明：在SiO₂摩尔分数为10%，即CAS-2（90%CaAlO₃-10%SiO₂）时，热稳定参数ΔT（ΔT=T_c-T_g,T_c为玻璃的析晶温度，T_g为玻璃的玻璃化转变温度）最大（ΔT=435 K），玻璃形成能力最强，热稳定性最好。热处理后的CAS-2样品仍为玻璃相，证明了热处理未改变其晶相结构。CAS-2的平均维氏硬度值为639，力学性能相对较好。对样品进行的折射、透射和红外透射性能的光学测试结果也证实了该样品的光学特性良好。

关键词

CaAlO₃-SiO₂玻璃 / 无容器技术 / 气悬浮技术 / 光学特性

基金资助

省级大学生创新创业训练计划项目（S202210490015）