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晶质玻璃是一种具有高折射率的装饰材料,晶莹剔透,具有金属质感。常用来制作工艺品,高档餐具,首饰等。原有的配方中含有大量的PbO,以提高玻璃的折射率和色散,并使其具有良好的加工性能。但随着科技进步和人们环保意识的增强,PbO对人体和环境的污染愈来愈得到人们的重视,世界各国均出台相关政策限制PbO的使用。本课题旨在研究稀土元素对晶质玻璃光学性能的影响,试图找到一种可能的代替晶质玻璃中PbO的组分。本课题掺杂不同种类的氧化物来替代铅水晶玻璃中的氧化铅,利用阿贝折射仪等仪器,来研究掺杂氧化物对玻璃物结构及折射率、密度的影响。通过以上的研究得出以下成果:(1)在本课题所设计的R2O-CaO-SiO2系统中,当w(Bi2O3)≤25%的时候,Bi2O3不能形成网络骨架,只能作为网络外体存在,可以提供非桥氧,使玻璃网络断开。故当Bi2O3掺量的增加时,玻璃的密度和折射率都随之增加。当掺杂量为25%时,玻璃的密度为3.6126g/cm3,折射率1.6164,可以达到高铅晶质玻璃水平。(2)在本课题所设计的R2O-CaO-SiO2系统中,当w(ZrO2)≤25%时,Zr元素以Zr4+的形式,填充在玻璃网络结构的空隙中,,使硅氧骨架的连接程度随着掺杂量的增大而增大,从而提高玻璃的密度和折射率。当ZrO2的含量≥20%时,出现析晶现象。ZrO2为15%时,具有最优值且无析晶。综合各方面来看B3是该组的较佳组分。此时折射率为1.5702,达到中铅晶质玻璃要求,(3)在本课题所设计的R2O-CaO-SiO2系统中,当w(TiO2)≤25%时,TiO2和ZrO2一样具有较高的极化率,可以加强玻璃网络的连接程度,从而提高玻璃的密度和折射率。掺杂量为25%是出现析晶现象。综合考虑C5为该组玻璃的较佳组分。此时折射率为1.5738,符合中铅晶质玻璃标准。(4)在本课题所设计的R2O-CaO-SiO2系统中,CeO2的掺量较小时可以增加网络结构连接程度,提高密度和折射率,但是超过一定范围后,则充当网络修饰体。掺量为25%时,密度为3.0248g.cm-3,折射率为1.6127,符合高铅晶质玻璃标准。(5)在本课题所设计的R2O-CaO-SiO2系统中,当w(La2O3)≤25%时,La2O3的加入破坏了了Si-O-Si、Ti-O-Si连接程度,成为网络修饰体。所以玻璃的密度和折射率也随之增加。当掺量为25%时,密度为3.1875g.cm-3,折射率为1.6248,达高铅晶质玻璃的要求。比较D和E两组的数据,E5为较优组分。