Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B 4/2015

01.08.2015 | Communication

Structural Roles of Boron and Silicon in the CaO-SiO2-B2O3 Glasses Using FTIR, Raman, and NMR Spectroscopy

verfasst von: Yongqi Sun, Zuotai Zhang

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions B | Ausgabe 4/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

The present paper provided not only a deep insight of network structures of borosilicate glasses but also a basic linkage between the network structures and the viscous flow behaviors of many borosilicate melts. The structures of a ternary system of CaO-SiO2-B2O3 were characterized using Fourier transformation infrared (FTIR), Raman, and magic angular spinning nuclear magnetic resonance spectroscopy. The results of FTIR and Raman spectra complementally verified that the main Si-related units were SiO4 tetrahedral with zero, one, two, and three bridging oxygens [Q0(Si), Q1(Si), Q2(Si), and Q3(Si)]; the added B2O3 leaded to an increase of Q3(Si) at the cost of Q0(Si) and Q2(Si), and therefore an increasing degree of polymerization (DOP) was induced. Additionally, the 11B NMR spectra demonstrated that the dominant B-related groups were BO3 trigonal and BO4 tetrahedral, while an increasing B2O3 content facilitated the existence of BO4 tetrahedral. Moreover, there was a competitive effect between the enhanced DOP and the presence of BO3 trigonal and BO4 tetrahedral in the networks, which therefore resulted in a decreasing viscosity of borosilicate melts in numerous studies.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat C. Holbrook, S. Chakraborty, S. Ravindren, P. Boolchand, J.T. Goldstein, and C.E. Stutz: J. Chem. Phys., 2014, vol. 140, pp. 144506-144512.CrossRef C. Holbrook, S. Chakraborty, S. Ravindren, P. Boolchand, J.T. Goldstein, and C.E. Stutz: J. Chem. Phys., 2014, vol. 140, pp. 144506-144512.CrossRef
2.
Zurück zum Zitat X. Wu, R.E. Youngman, and R. Dieckmann: J. Non-Cryst. Solids, 2013, vol. 378, pp. 168-176.CrossRef X. Wu, R.E. Youngman, and R. Dieckmann: J. Non-Cryst. Solids, 2013, vol. 378, pp. 168-176.CrossRef
3.
Zurück zum Zitat L.S. Du, and J.F. Stebbins: J. Phys. Chem. B, 2003, vol. 107, pp. 10063-10076.CrossRef L.S. Du, and J.F. Stebbins: J. Phys. Chem. B, 2003, vol. 107, pp. 10063-10076.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat L.S. Du, and J.F. Stebbins: J. Non-Cryst. Solids, 2003, vol. 315, pp. 239-255.CrossRef L.S. Du, and J.F. Stebbins: J. Non-Cryst. Solids, 2003, vol. 315, pp. 239-255.CrossRef
5.
Zurück zum Zitat G.H. Kim, and I. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45, pp. 86-95.CrossRef G.H. Kim, and I. Sohn: Metall. Mater. Trans. B, 2014, vol. 45, pp. 86-95.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat S. Fujino, C. Hwang, and K. Morinaga: J. Am. Ceram. Soc., 2004, vol. 87, pp. 10-16.CrossRef S. Fujino, C. Hwang, and K. Morinaga: J. Am. Ceram. Soc., 2004, vol. 87, pp. 10-16.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Y.Q. Sun, J.L. Liao, K. Zheng, X.D. Wang, and Z.T. Zhang: JOM, 2014, vol. 66, pp. 2168-2175.CrossRef Y.Q. Sun, J.L. Liao, K. Zheng, X.D. Wang, and Z.T. Zhang: JOM, 2014, vol. 66, pp. 2168-2175.CrossRef
8.
Zurück zum Zitat Y.Q. Sun, Z.M. Li, L.L. Liu, X.D. Wang, and Z.T. Zhang: ISIJ Int., 2015, vol. 55, pp. 158-165.CrossRef Y.Q. Sun, Z.M. Li, L.L. Liu, X.D. Wang, and Z.T. Zhang: ISIJ Int., 2015, vol. 55, pp. 158-165.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Z. Wang, Q. Shu, and K. Chou: ISIJ Int., 2011, vol. 51, pp. 1021-1027.CrossRef Z. Wang, Q. Shu, and K. Chou: ISIJ Int., 2011, vol. 51, pp. 1021-1027.CrossRef
10.
11.
Zurück zum Zitat S.V. Stolyar, N.G. Tyurnina, Z.G. Tyurnina, and L.A. Doronina: Glass Phys. Chem., 2008, vol. 34, pp. 509-511.CrossRef S.V. Stolyar, N.G. Tyurnina, Z.G. Tyurnina, and L.A. Doronina: Glass Phys. Chem., 2008, vol. 34, pp. 509-511.CrossRef
12.
Zurück zum Zitat H. Wang, G. Li, Q. Dai, Y. Lei, Y. Zhao, B. Li, G. Shi, and Z. Ren: ISIJ Int., 2006, vol. 46, pp. 637-640.CrossRef H. Wang, G. Li, Q. Dai, Y. Lei, Y. Zhao, B. Li, G. Shi, and Z. Ren: ISIJ Int., 2006, vol. 46, pp. 637-640.CrossRef
13.
Zurück zum Zitat H. Wang, T. Zhang, H. Zhu, G. Li, Y. Yan, and J. Wang: ISIJ Int., 2011, vol. 51, pp. 702-706.CrossRef H. Wang, T. Zhang, H. Zhu, G. Li, Y. Yan, and J. Wang: ISIJ Int., 2011, vol. 51, pp. 702-706.CrossRef
14.
Zurück zum Zitat D.B. Dingwell, R. Knoche, S.L. Webb, and M. Pichavant: Am. Miner., 1992, vol. 77, pp. 457-461. D.B. Dingwell, R. Knoche, S.L. Webb, and M. Pichavant: Am. Miner., 1992, vol. 77, pp. 457-461.
15.
Zurück zum Zitat A.B. Fox, K.C. Mills, D. Lever, C. Bezerra, C. Valadares, I. Unamuno, J.J. Laraudogoitia, and J. Gisby: ISIJ Int., 2005, vol. 45, pp. 1051-1058.CrossRef A.B. Fox, K.C. Mills, D. Lever, C. Bezerra, C. Valadares, I. Unamuno, J.J. Laraudogoitia, and J. Gisby: ISIJ Int., 2005, vol. 45, pp. 1051-1058.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat S. Ren, J. Zhang, L. Wu, W. Liu, Y. Bai, X. Xing, B. Su, and D. Kong: ISIJ Int., 2012, vol. 52, pp. 984-991.CrossRef S. Ren, J. Zhang, L. Wu, W. Liu, Y. Bai, X. Xing, B. Su, and D. Kong: ISIJ Int., 2012, vol. 52, pp. 984-991.CrossRef
17.
Zurück zum Zitat Z. Wang, Q. Shu, and K. Chou: Steel Res. Int., 2013, vol. 84, pp. 766-776.CrossRef Z. Wang, Q. Shu, and K. Chou: Steel Res. Int., 2013, vol. 84, pp. 766-776.CrossRef
18.
Zurück zum Zitat P. McMillan: Am. Miner., 1984, vol. 69, pp. 622-644. P. McMillan: Am. Miner., 1984, vol. 69, pp. 622-644.
19.
Zurück zum Zitat J.D. Frantz, and B.O. Mysen: Chem. Geol., 1995, vol. 121, pp. 155-176.CrossRef J.D. Frantz, and B.O. Mysen: Chem. Geol., 1995, vol. 121, pp. 155-176.CrossRef
20.
Zurück zum Zitat B.O. Mysen, and D.R. Neuville: Geochim. Cosmochim. Acta., 1995, vol. 59, pp. 325-342.CrossRef B.O. Mysen, and D.R. Neuville: Geochim. Cosmochim. Acta., 1995, vol. 59, pp. 325-342.CrossRef
21.
Zurück zum Zitat D.R. Neuville, D.D. Ligny, and G.S. Henderson: Rev. Mineral. Geochem., 2014, vol. 78, pp. 509-541.CrossRef D.R. Neuville, D.D. Ligny, and G.S. Henderson: Rev. Mineral. Geochem., 2014, vol. 78, pp. 509-541.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat B.G. Parkinson, D. Holland, M.E. Smith, C. Larson, J. Doerr, M. Affatigato, S.A. Feller, A.P. Howes, and C.R. Scales: J. Non-Cryst. Solids, 2008, vol. 354, pp. 1936-1942.CrossRef B.G. Parkinson, D. Holland, M.E. Smith, C. Larson, J. Doerr, M. Affatigato, S.A. Feller, A.P. Howes, and C.R. Scales: J. Non-Cryst. Solids, 2008, vol. 354, pp. 1936-1942.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat X. Zhu, C. Mai, and M. Li: J. Non-Cryst. Solids, 2014, vol. 388, pp. 55-61.CrossRef X. Zhu, C. Mai, and M. Li: J. Non-Cryst. Solids, 2014, vol. 388, pp. 55-61.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat J.H. Park, D.J. Min, and H.S. Song: ISIJ Int., 2002, vol. 42, pp. 344-351.CrossRef J.H. Park, D.J. Min, and H.S. Song: ISIJ Int., 2002, vol. 42, pp. 344-351.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat S.A. MacDonald, C.R. Schardt, D.J. Masiello, and J.H. Simmons: J. Non-Cryst. Solids, 2000, vol. 275, pp. 72-82.CrossRef S.A. MacDonald, C.R. Schardt, D.J. Masiello, and J.H. Simmons: J. Non-Cryst. Solids, 2000, vol. 275, pp. 72-82.CrossRef
26.
Zurück zum Zitat E.I. Kamitsos, M.A. Karakassides, and G.D. Chryssikos: J. Phys. Chem., 1987, vol. 91, pp. 1073-1079.CrossRef E.I. Kamitsos, M.A. Karakassides, and G.D. Chryssikos: J. Phys. Chem., 1987, vol. 91, pp. 1073-1079.CrossRef
27.
Zurück zum Zitat I.J. Hidi, G. Melinte, R. Stefan, M. Bindea, and L. Baia: J. Raman Spectrosc., 2013, vol. 44, pp. 1187-1194.CrossRef I.J. Hidi, G. Melinte, R. Stefan, M. Bindea, and L. Baia: J. Raman Spectrosc., 2013, vol. 44, pp. 1187-1194.CrossRef
28.
Zurück zum Zitat A.F.L. Almeida, D. Thomazini, I.F.D. Vasconcelos, M.A. Valente, and A.S.B. Sombra: Int. J. Inorg. Mater., 2001, vol. 3, pp. 829-838.CrossRef A.F.L. Almeida, D. Thomazini, I.F.D. Vasconcelos, M.A. Valente, and A.S.B. Sombra: Int. J. Inorg. Mater., 2001, vol. 3, pp. 829-838.CrossRef
29.
Zurück zum Zitat R.E. Youngman, and J.W. Zwanziger: J. Phys. Chem., 1996, vol. 100, pp. 16720-16728.CrossRef R.E. Youngman, and J.W. Zwanziger: J. Phys. Chem., 1996, vol. 100, pp. 16720-16728.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat B.O. Mysen, and J.D. Frantz: Am. Mineral., 1993, vol. 78, pp. 699-709. B.O. Mysen, and J.D. Frantz: Am. Mineral., 1993, vol. 78, pp. 699-709.
31.
Zurück zum Zitat Y.Q. Wu, G.C. Jiang, J.L. You, H.Y. Hou, and H. Chen: Acta Phys. Sin., 2005, vol. 54, pp. 961-966. Y.Q. Wu, G.C. Jiang, J.L. You, H.Y. Hou, and H. Chen: Acta Phys. Sin., 2005, vol. 54, pp. 961-966.
32.
Zurück zum Zitat J. Kline, M. Tangstad, and G. Tranell: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 62-73.CrossRef J. Kline, M. Tangstad, and G. Tranell: Metall. Mater. Trans. B, 2015, vol. 46, pp. 62-73.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat R.E. Youngman, S.T. Haubrich, J.W. Zwanziger, M.T. Janicke, and B.F. Chmelka: Science, 1995, vol. 269, pp. 1416-1420.CrossRef R.E. Youngman, S.T. Haubrich, J.W. Zwanziger, M.T. Janicke, and B.F. Chmelka: Science, 1995, vol. 269, pp. 1416-1420.CrossRef
Metadaten
Titel
Structural Roles of Boron and Silicon in the CaO-SiO2-B2O3 Glasses Using FTIR, Raman, and NMR Spectroscopy
verfasst von
Yongqi Sun
Zuotai Zhang
Publikationsdatum
01.08.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions B / Ausgabe 4/2015
Print ISSN: 1073-5615
Elektronische ISSN: 1543-1916
DOI
https://doi.org/10.1007/s11663-015-0374-2

Weitere Artikel der Ausgabe 4/2015

Metallurgical and Materials Transactions B 4/2015 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.