HAL Id: jpa-00225213
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Submitted on 1 Jan 1985
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FORMATION, PHASE SEPARATION AND
STRUCTURE OF PbF2-LaF3-ZrF4 SYSTEM
GLASSES
Cheng Ji-Jian, Bao Shan-Zhi
To cite this version:
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque CS, supplément au n°12, Tome 46, décembre 1985 page C8-449
FORMATION, PHASE SEPARATION AND STRUCTURE OF PbF - LaF " ZrF SYSTEM GLASSES
Cheng J i - j i a n and Bao Shan-zhi
East China Institute of Chemical Technology, Shanghai 201107', China
Résumé - Les régions de vitrification du système ternaire PbF2-LaF3-ZrFi). avec différente teneur en AIF3 sont déterminées. L'étude des verres de fluorozirconate par la microscopie
électronique révèle l'existence de la séparation de phase. Suivant l'ATD de quelques verres de fluorozirconate contenant Pb et La, deux températures de transformation ont été obser-vées. L'addition de AIF3 dans les verres de fluorozirconate favorise généralement cette séparation de phase qui conduit à la cristallisation en volume. Les spectres de diffraction des rayons X des verres après traitement termique démontrent que les produits principaux de cristallisation sont PbFa-ZrF^ et LaF3»2ZrF4. Le mécanisme de processus de cristallisation de verres à base de fluorozirconate de Pb a été discuté. Les résultats d'étude de différents verres de fluorozirconate à l'aide des spectres de Raman et infrarouges amènent à suppo-ser la présence des unités structurales (LaF8), (ZrF6), (ZrFy), (ZrFg) et (AlFg). Un modèle de structure du verre de fluoro-zirconate de Pb est représenté schématiquement.
Abstract -A series of glass-forming regions of the PbF2-LaF3-ZrF^ system with different amounts of AlF3 have been determined. The investigation of Pb and La containing fluorozirconate glasses by electron microscopy demonstrated obvious phase separation. According to the DTA curves of some fluorozirconate glasses, two transformation temperatures were observed. The immisci-bility led to crystallization. X-ray diffraction studies of the crystalline phases in glasses heat-treated under different conditions revealed the formation of PbJ^-ZrFi,. and LaFj^ZrFZj.. The possible mechanism of the crystallization process of fluorozirconate glasses is proposed. The results of Raman and infra-red spectra studies demonstrated the occurrence of
fundamental coordination polyhedra (LaFs), (ZrFg), (ZrF?), (ZrFs) and (AlFg) in glass structure. A structural model of Pb and La containing fluorozirconate glass is schematically represented.
I - INTRODUCTION
During the last decade there has been considerable activity in the field of fluorozirconate glasses. Nevertheless, the research on glass-forming regions in heavy metal fluorozirconate systems is still limited /1-3/. This paper presents the results of an investigation of glass-forming ability of thePbF2~LaF3~ZrF4 system with or without the addition of AlF3^and behavior of phase separation and glass structure by means of infra-red and laser Raman spectra.
J O U R N A L
DE
PHYSIQUEI1
-
RESULTS AND DISCUSSIONThe f l u o r o z i r c o n a t e g l a s s e s o f PbFz-ZrF4 and PbF2-LaF3-ZrF4 s y s t e m s h a v e b e e n s y n t h e s i z e d . Some g l a s s - f o r m i n g r e g i o n s o f PbF2-LaF3-ZrF4 w i t h d i f f e r e n t AlF3 c o n t e n t h a v e been d e t e r m i n e d ( F i g . 1 ) .
F i g . 2
-
DTA c u r v e s o f some f l u o r o z i r c o n a t e g l a s s e s : ( a ) 23PbF2.9LaF3.68ZrFtt, ( b ) 3 1 ~ b F 2 . 5 L a F 3 . 6 4 Z r F 4 , ( c ) 2 9 P b ~ ~ - 7 ~ a ~ 3 - 6 4 ~ r ~ q . l ~ l F g and ( d ) 23PbF2.7LaF3 -7OZrFq.lAlF3.
F i g . 6
-
S c h e m a t i c s t r u c t u r e o f q u a t e r n a r y s y s t e m g l a s s (c o o r d i n a t i o n p o l y h e d r a c o r r e s p o n d t o (LaFB), (ZrF6 )
,
(ZrF7?,'
(g:;:;
a n d ( ~ 1 F g ) r e s p e c t i v e l y ) .s h i f t e d t o l o w e r f r e q u e n c i e s when LaF and AlF3 c o n t e n t i n c r e a s e d . T h i s was p r o b a b l y due t o t h e v a r i a t i o z o f Zr-F-Zr bond a n g l e . The t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n d e m o n s t r a t e d t h a t t h e bond a n g l e m i g h t b e b e t w e e n 1 4 9 and 157O.
On t h e b a s i s o f t h e i n v e s t i g a t i o n o f v i b r a t i o n n a l s p e c t r a , a s t r u c t u - r a l model o f Pb and La c o n t a i n i n g f l u o r o z i r c o n a t e g l a s s was s u g g e s t e d
( F i g . 6 ) . The f u n d a m e n t a l c o o r d i n a t i o n p o l y h e d r a i n g l a s s s t r u c t u r e a r e ( L a F 8 ) , ( z ~ F G ) , ( Z r F 7 ) , ( Z r F 8 ) and (AlFg) l i n k e d b y c o r n e r s o r e d g e s .
REFERENCES
/1/ P o u l a i n , M . , P o u l a i n , M . , L u c a s , J . , and Brun, P . , Mat. Res. B u l l .
10 ( 1 9 7 5 ) 243.
