Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2025(16))

Abstract The glass formation and liquation regions, and the limiting liquidus temperature curves of the SiO2-B2O3- (0.8MeO/0.2MeF2) (Me—Ca, Ba) systems were studied with the aim of developing chemically stable glasses of a new composition as matrices for producing phosphors. Eutectic compositions were determined Keywords: glass formation, crystallization, phase separation, liquation, thermal expansion, eutectic compositions, phosphors For citation: Thermophysical properties of borosilicate glasses of the SiO2-B2O3-(0,8MeO/0,2MeF2) (Me—Ca,Ba) containing divalent metal oxides / J. R. Yeganyan [et al.] // Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 15-22. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.2.002. Введение Боросиликатные стекла находят широкое применение в микроэлектронике и фотонике благодаря их высокой химической устойчивости, микротвердости и хорошей прозрачности в видимом диапазоне спектра, высокой температуре размягчения, повышенному пропусканию ультрафиолетового излучения [1; 2]. Современные требования к материалам для оптоэлектронных устройств стимулируют разработку новых стеклообразных и стеклокристаллических материалов с регулируемыми теплофизическими свойствами, высокой термической стабильностью и возможностью легирования активными ионами. Одним из подходов к модификации свойств боросиликатных стекол является введение оксидов и фторидов двухвалентных щелочноземельных металлов, таких как Ca и Ba, в виде бинарных смесей MeO/MeF 2 . Эти добавки выполняют роль модификаторов, влияя на процессы стеклообразования, фазового разделения и кристаллизации [3; 4]. Ранее показано, что ионы Ca2+ и Ba2+ могут по-разному воздействовать на структуру и свойства стекла вследствие различий в их ионных радиусах и координационном поведении [5; 6 ]. Однако влияние смешанных оксифторидных компонентов на стеклообразование и ликвацию, термическое поведение стекол систем SiO 2 -B 2 O 3 -M eO /M eF2, особенности кристаллизации и образования оксифторидных фаз остаются недостаточно изученными. Цель настоящей работы — исследовать влияние оксидов и фторидов кальция и бария (CaO, CaF 2 , BaO, BaF 2 ) на стеклообразование, фазовые превращения и теплофизические свойства стекол системы SiO 2 - B 2 O 3 - 0 , 8 MeO / 0 , 2 MeF 2 , а также оценить возможность получения на их основе механически и химически устойчивых стекол, пригодных для использования в качестве матрицы для получения стеклообразных и стеклокристаллических люминофоров. Результаты Исследованы области стеклообразования двухкомпонентных и трехкомпонентных систем SiO 2 - B 2 O 3 - 0 , 8 MeO / 0 , 2 MeF 2 (Me = Ca, Ba), фазовые превращения. Определены приграничные соединения областей стеклообразования систем и пути кристаллизации первичных фаз. Исследовано влияние оксифторидов на легкоплавкость и свойства синтезированных стекол. Стекла синтезировали в платиновом тигле при 1 100-1 550 °C в атмосфере воздухa в течение 1 ч. Расплав отливали на холодную плиту и стальные формы, отжиг образцов при температуре стеклования. Диаграммы плавкости и кристаллизацию стекол систем исследовали методами ДТA и POA. Области стеклообразования, устойчивые интервалы ликвации и поля первичной кристаллизации соединений систем SiO 2 -B 2 O 3 - 0 , 8 MeO / 0 , 2 MeF 2 (Me = Ca, Ba), приведены на рис. 1. В оксидных системах SiO 2 -B 2 O3-M eO многими исследованиями подтверждено наличие стабильной ликвации в широкой области составов [7; 8 ]. В бинарных боратных системах с оксидом кальция и бария выявлена область стабильной ликвации двух расплавов (выше ~1 100 °С в CaO и 950 °С в BaO содержащих системах), а в силикатных системах стабильная ликвация образуется только в кальциевой системе. В бариевой системе существует метастабильная ликвация, вследствие чего область ликвации в тройной системе сужается. Как показали наши исследования, при частичной замене кислорода на фтор приграничные линии стабильной ликвации систем смещаются в область с низким содержанием модификаторов. Как видно из рис. 1 верхняя граница областей ликвации в обеих системах практически смещается параллельно нижней границы областей стеклообразования. Такое явление, по-видимому, связано с понижением температур ликвидуса систем при увеличении боратной составляющей в составах расплава Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 2. С. 15-22. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 2. P. 15-22. © Еганян Д.Р., Оганесян М. Р., Ященко Н. В., Григорян Т. В., Тороян В. П., Кумкумаджян Е. В., Галоян К. К, Гаспарян Л. А., Манукян Г. Г., Князян Н. Б., 2025 16