Estudo dos processos de nucleação e cristalização em vidros boratos

Abstract

Neste trabalho, os processos de nucleação e cristalização em vidros 50B2O3- 35PbO-15PbF2 foram estudados em função do tamanho de partícula e da temperatura de nucleação. A partir dos resultados de difração de raios-X (DRX) foi possível verificar a cristalização da fase J-PbF2 e a presença de uma fase não identificada. Espectroscopia no infravermelho mostra paralelamente uma mudança significativa nos modos vibracionais entre 400 cm-1 e 1500 cm-1 em função do aumento da temperatura de nucleação. Os valores observados para a temperatura de transição vítrea (Tg) mantiveram-se em torno de 264oC para os diferentes tamanhos de partículas enquanto que os valores para a temperatura de cristalização (Tx) decrescem de 394oC para 379oC com decréscimo do tamanho de partículas. Tal resposta causou um decréscimo na energia de ativação de 166 kJ.mol-1 para 115 kJ.mol-1 em função da redução das partículas. A presença de três picos endotérmicos evidenciada pela técnica DSC sugere a formação de três fases cristalinas distintas no vidro. Os resultados dos estudos da nucleação no vidro revelaram uma nucleação máxima em torno de 296°C e uma instabilidade estrutural, provavelmente causada pela volatilização significativa de B2O3 durante a fusão. Tais resultados sugerem a cristalização de pelo menos três fases cristalinas...

In this work, the nucleation and crystallization processes in 50B2O3-35PbO- 15PbF2 glasses were studied as function of the average particle size and of the nucleation temperature. From x-ray diffraction (XRD) results was possible to determine the J-PbF2 crystallization phase and verify the presence of another not identified. Infrared Spectroscopy showed a parallel to a significant change in the vibrational modes between 400 cm-1 and 1500 cm-1 when the increase of the nucleation temperature was increased. The average for the glass transition temperature (Tg) values were constant around 264oC for different particle size while the crystallization temperature (Tx) shift from 394oC to 379oC when the glass particle sizes decreases. As a consequence, the activation energy decreases from 166 kJ.mol-1 to 115 kJ.mol-1 for small particle size. The presence of three endothermic peaks evidenced by the technique DSC suggests the formation of three different crystalline phases in the glass. The results of the studies of the nucleation in the glass revealed a maximum nucleation around 296°C and a structural instability, probably caused by the significant volatilization of B2O3 during the melting. These results and the presence of three endothermic peaks have suggested the crystallization of at least three... (Complete abstract, click electronic access below)