Charakteristische physikalische Eigenschaften der oxydischen Hauptglasbildner und ihre Beziehung zur Struktur der Gläser Teil II: Mechanische und optische Eigenschaften als Funktion der thermischen Vorgeschichte

Abstract

Es werden Dichte, thermische Ausdehnung und Lichtbrechung der Hauptglasbildner B2O3, GeO2 und SiO2 in Abhängigkeit von der thermischen Vorbehandlung und im Hinblick auf Ähnlichkeiten zu den kristallinen Phasen untersucht. Im Fall des B2O3 wird zusätzlich der Einfluß des Hydroxylgehaltes (bis etwa 0,5 Gew.-% H2O) quantitativ erfaßt und eine Extrapolation der Eigenschaftswerte auf das wasserfreie, reine B2O3-Glas durchgeführt. Während das Verhalten der B2O3- und GeO2-Glaser mit verschiedener Wärmevorgeschichte qualitativ ähnlich dem Verhalten der Mischgläser ist, weicht das Kieselglas hiervon in charakteristischer Weise ab. Wegen der besonderen thermischen und strukturellen Eigenschaften des Kieselglases und seiner Schmelze kann die Wärmevorbehandlung bis zu extremen Bedingungen gesteigert werden, die sowohl zum strukturellen Gleichgewicht und damit zu definierten Eigenschaften, als auch zu anomalen isothermen Volumenkontraktionen im glasigen Bereich führen. Es bestehen bestimmte Gesetzmäßigkeiten zwischen der stabilen und metastabilen Gleichgewichtskurve (1100 bis 2000 °C), die bei 1550 °C ein Minimum besitzt, und dem Ausdehnungsverhalten (- 180 bis 1000 °C) sowie den im glasigen Bereich (≈ 250 °C) auftretenden isothermen Volumenrelaxationen und der Lage des Tieftemperaturminimums der thermischen Ausdehnung (bei etwa - 80 °C). Die Volumenrelaxationen und ihr Zusammenhang mit der metastabilen Gleichgewichtskurve und dem Ausdehnungsverhalten des Kieselglases werden eingehend untersucht.