Teo2 – Cdo Sisteminde Faz Dengelerinin Tespiti Ve Sistemin Termodinamik – Yapısal – Mikroyapısal İncelenmesi

Abstract

Tellür oksit (TeO2) esaslı camlar, sahip oldukları fiziksel, kimyasal ve optik özelliklerin silikat, borat ve fosfat esaslı camlar ile karşılaştırılması sonucunda optik ve fotonik uygulamalar için daha elverili oldukları belirlenmiştir. TeO2 normal soğutma koşullarında tek başına cam yapısı oluşturma kabiliyetine sahip olmamasına karşın ağ yapısını bozmak üzere eklenen alkali, halojenür, ağır veya geçiş metal oksitleri gibi ikincil bileşenler sayesinde cam yapmaktadır. Katıldığı sistemin termal kararlılığını arttıran geçiş metal oksidi, CdO ikinci bileşen olarak seçilmiştir. Literatürde TeO2 – CdO ikili sistemi üzerine az sayıda çalışma bulunmakta olup, sistemde dengede olan fazlar üzerine çelişkiler vardır. Bu çalışmada TeO2 – CdO ikili sisteminin faz dengelerinin tespiti termal, faz ve mikroyapı karakterizasyonu ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca bu ikili sistemin cam yapma bileşim aralığı incelenmiş ve cam yapının kristalizasyon davranışı belirlenmiştir. Deneysel çalışmalarda, farklı bileşimdeki numuneler; (1-x)TeO2 – xCdO formülü gereğince x = 0,05 – 0,50 mol yüzdesi aralığında hazırlanmıştır. Homojen olarak hazırlanmış toz karışımları kapaklı platin pota içerisinde, 800 - 850 °C’deki fırında, 30 dakika bekletildikten sonra suda hızlı bir şekilde soğutulmuştur. Döküm sonrası numunelerin termal ve yapısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Termal analiz sonuçlarına dayanarak numuneleri termal dengeye ulaşmaları için 550 °C’de 24 saat ısıl işlem uygulanmıştır. Isıl işlem sonrasında numuneler termal ve yapısal olarak karakterize edilmiş ve mikroyapıları incelenmiştir. Gerçekleştirilen DTA, XRD ve SEM çalışmaları sonucu termal olarak dengede olan fazlar tespit edilmiş, cam yapma bileşim aralığı belirlenmiştir. Literatürde bulunan sistemde faz dengeleri üzerine çelişkilere ışık tutulmuş ve elde edilen sonuçlar yardımıyla TeO2 – CdO faz diyagramı %50 mol CdO bileşimine kadar yeniden düzenlenmiştir.Tellurium oxide (TeO2) based glasses are more convenient for optic and photonic applications than silicate, borate and phosphate glasses owing to their outstanding physical, chemical and optical properties. TeO2 is a conditional glass former it does not have ability to form glass under normal cooling conditions but addition of a secondary component, such as alkalis, halide, heavy or transition metal oxides, increases the glass forming tendency. CdO was selected as a secondary component since the addition of CdO into glasses increases the thermal stability by introducing covalent bonds in the structure. In the literature; there are few studies about TeO2 – CdO binary system and there is a conflict on an existing phases in this system. In this study, equilibrium of the existing phases in the TeO2 – CdO binary system was investigated by thermal, structural and microstructural characterization techniques. And also glass forming region studied and crystallization behavior of the glass determined. In the experimental studies, nineteen different sample composition prepared with the compositions of (1-x)TeO2 + xCdO, where x = 0.05 – 0.50 in molar ratio. Powders were mixed homogeneously and melted in platinum crucible with a closed lid at 800 – 850 °C, waited for 30 minutes and then quench in a water bath. Thermal and structural characterization of the as-cast samples was carried out. According to the DTA results, as-cast samples were heat-treated above the exothermic peaks at 550 °C for 24 hours in order to obtain thermal equilibrium. Thermal (DTA), phase (XRD) and microstructural (SEM) investigations were carried out on heat-treated samples. Thermal equilibrium of the phases existed in the system was studied with investigation of glass forming region via DTA, XRD and SEM techniques. Confliction on existed phases in the system enlightened with obtained datas from this study and TeO2 – CdO binary phase diagram was modified up to 50% mol CdO composition.