【摘 要】
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在La2O3-Ti O2-Nb2O5玻璃体系中,玻璃具有良好的光学性能,如折射率超过2.25和在可见光到中红外范围内有较宽的透过率窗口,在光学器件如光学镜头、内窥镜、微型激光器和光学耦合器等方面具有广阔的应用前景。由于该玻璃体系不含传统网络形成体,如Si O2、B2O3、P2O5和Ge O2,用普通的熔融淬冷法制备钛铌酸盐玻璃是不容易实现的,从而限制了其在光学玻璃中通过使用新型气动悬浮的无容器加工
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在La2O3-Ti O2-Nb2O5玻璃体系中,玻璃具有良好的光学性能,如折射率超过2.25和在可见光到中红外范围内有较宽的透过率窗口,在光学器件如光学镜头、内窥镜、微型激光器和光学耦合器等方面具有广阔的应用前景。由于该玻璃体系不含传统网络形成体,如Si O2、B2O3、P2O5和Ge O2,用普通的熔融淬冷法制备钛铌酸盐玻璃是不容易实现的,从而限制了其在光学玻璃中通过使用新型气动悬浮的无容器加工技术,可以实现不与容器壁发生接触,起到抑制非均匀形核的作用,并且提供高的熔化温度以及快速的冷却速度,这对于制备玻璃形成能力差和熔点高的玻璃体系是所必须的。本研究在La2O3-Ti O2-Nb2O5玻璃体系中,选择高热稳定性、高折射率的玻璃作为本次课题研究的基础玻璃组分,即30La2O3-40Ti O2-30Nb2O5。用Al2O3分别替代Nb2O5和La2O3,研究Al2O3对该玻璃体系的物理性能和结构的影响。采用DSC分析玻璃的综合热学性质;通过光学测试获得了玻璃的折射率以及透过率,并且探究了影响折射率的因素;通过核磁共振技术（NMR）和拉曼测试分析了玻璃的网络结构,阐述了玻璃网络结构和性能之间的关系;通过改进的Kissinger和Ozawa公式计算了Avrami指数和析晶活化能,表征了玻璃的析晶机理。本论文相关研究表明:（1）使用Al2O3替代Nb2O5,Tg增加,ΔT也增加,当Al2O3含量为5 mol%时,玻璃的形成能力达到最大值,即ΔT=103.5℃。随着Al2O3含量的增加,[Al O4]的比例逐渐增加,参与形成玻璃网络结构以增加网络的连通性,并且形成的[Al O4]作为连接[Ti O5]多面体和[Nb O6]八面体的桥梁。（2）使用Al2O3替代La2O3,Tg减小,但ΔT增加。随着Al2O3逐渐取代La2O3,网络中平衡阴离子团的正电荷减少,引起结构的不稳定,从而导致Tg的减小。但[Al O4]含量增加,参与玻璃网络结构的形成,对玻璃的形成能力起到提高作用。（3）Nb-Al-x和La-Al-x玻璃样品的折射率随着Al2O3含量的增加而减小,但仍保持较高的折射率,且玻璃的色散得到有效改善。表征了该玻璃体系氧堆积密度和氧离子极化率是导致折射率下降的关键原因。（4）析晶动力学分析,Nb-Al-0、Nb-Al-5和La-Al-5样品的析晶机理主要为体析晶,Nb-Al-0和Nb-Al-5属于界面控制长大的生长方式,而La-Al-5属于由扩散控制长大的生长方式,形核速率都不断增加。
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