Effect of isothermal heat treatment time on structural transformation and crystallization of B₂O₃-PbO glass

Effet du temps de traitement isothermique sur les transformations structurales et cristallisation du verre B₂O₃-PbO.

Department of Material Engineering, Faculty of Science and Engineering, Material Mineral Composite Laboratory, Boumerdes University, 3500 Algeria

Accepted: 3 June 2008

Abstract

Lead borate glass was prepared by the quench method, followed by treatment at its isothermal temperature at different time periods. When the sample was rapidly cooled from the melt, it showed two distinguished opalescent layers. The SEM analysis and XRD pattern provide characteristics of glass without XRD peaks and their morphology show the aggregated spherical particles in the phase separated glass. This data show that phase separation occurred even when the melts were rapidly cooled, however, the sample shows a Ostwald ripen with increasing time of heat treatment, which implies that the size of particles increases and their number decreases. When changing the sample's composition by adding lead oxide (PbO), the sample crystallizes directly upon heat treatment. The infrared absorption spectra show shift edge for sample glass with heat treatment, which indicates a change of structural configuration, i.e. conversion of tetrahedral boron on triangular boron coordination.

Résumé

Des verres de borate au plomb ont été élaboré par trempe rapide à l'air et ont été ensuite traités isothermiquement à différent temps. Les échantillons qui ont été rapidement refroidis à partir du bain de fusion montraient deux couches bien distinctes. Le microscope électronique à balayage (M.E.B.) et les spectres de diffraction (DRX) ont bien montré l'aspect vitreux des échantillons élaborés (pas de pic dans les spectres DRX) et leur morphologie a montré des agrégats de particules sphériques dans le verre séparé en deux phases, la démixtion (séparation de phase) a été donc rapidement déroulée au cours de la trempe rapide du verre, mais les échantillons ont montré par la suite un mûrissement d'Ostwald avec l'élévation du temps du traitement isothermique, la taille des particules a augmenté et leur nombre a diminué. En changeant la composition chimique du verre par l'ajout d'une faible quantité de l'oxyde PbO, les échantillons ont rapidement cristallisé avec le traitement thermique. Les spectres d'absorption infrarouge ont montré des changements selon les échantillons avec la variation du temps du traitement thermique, ce qui indique le changement de la configuration structurale (conversion du bore tétraédrique au bore de coordination triangulaire).