Kationenselbstdiffusion in Silicatgläsern

Abstract

22Na and 45Ca diffusion was determined below Tg in a glass of the ternary system Na20-CaO-Si02 by a residual activity method. Results can be described by Do = 8.31-10^-3 cm2/s and Q = 22.8 kcal/mol for Na self-diffusion at 221 to 513 °C, and by Do = 39.7 cm2/s and 53.7 kcal/mol for Ca self-diffusion at 474 to 545 °C. Different results on cation self-diffusion obtained so far for silicate glasses are compared and discussed with regard to the influence of glass composition, to the sizes of the frequency and correlation factors, and to the defect structure possible in glass.

On détermine, par une méthode basée sur l'acdvité résiduaire, la diffusion du Na22 et du Ca45 dans un verre du système ternaire Na20-CaO-Si02 aux températures inférieures à la température de transformation. Les résultats relatifs à l'auto diffusion de Na entre 221 et 513 °C sont les suivants: Do=8,31-10^-3 cm2/s et Q = 22,8 kcal/mol; les résultats concernant l'autodiffusion de Ca entre 474 et 545 °C peuvent être représentés par Do = 39,7 cm2/s et Q = 53,7 kcal/mol. On rassemble et Ton compare plusieurs mesures antérieures de l'autodiffusion des cations dans les verres de silicates et on les discute en tenant compte de l'influence de la composition du verre, de l'importance des facteurs de corrélation et de fréquence ainsi que de la structure des défauts éventuels dans le verre.

An einem Glas aus dem ternären System Na2O-CaO-SiO2 wird unterhalb Tg die 22Na- und 45Ca-Diffusion mit Hilfe einer Restaktivitätsmethode bestimmt. Die Ergebnisse lassen sich für die Na-Selbstdiffusion zwischen 221 und 513 °C durch D0 = 8,31 ∙ 10^-3 cm2/s und Q = 22,8 kcal/mol und für die Ca-Selbstdiffusion zwischen 474 und 545 °C durch D0 = 39,7 cm2/s und Q = 53,7 kcal/mol beschreiben. Verschiedene bisher an Silicatgläsern gewonnene Ergebnisse der Kationenselbstdiffusion werden vergleichend zusammengestellt und bezüglich des Einflusses der Glaszusammensetzung, der Größe der Frequenz- und Korrelationsfaktoren und der im Glas möglichen Defektstruktur diskutiert.