Investigación

Crystallization kinetics of a soda lime silica glass with TiO₂ addition

S.M. de la Parra–Arciniega, A. Álvarez–Méndez, L.C. Torres–González, and E.M. Sánchez*

Universidad Autónoma de Nuevo León, Av. Pedro de Alba s/n, Cd. Universitaria, San Nicolás de Los Garza, N.L. 66400 México.

* Corresponding author:
Tel.: +52 81 83 29 40 10 ext. 6242;
fax: +52 81 83 76 53 75,
e–mail address: infolabiv@yahoo.com

Recibido el 8 de septiembre de 2008
Aceptado el 9 de enero de 2009

Abstract

Studies conducted into Na₂O–CaO–3SiO₂ glass composition suggest that its phase transformation occurs from the surface towards the interior of the sample. In a study carried out in 1982, it was reported that no addition of nucleating agents modified the mechanism. Taking advantage of the disposition materials synthesized by nanotechnology, in this study TiO₂ in nanometer size was used with the idea that, because of its qualities, it could modify the crystallization mechanism. The glasses obtained as well as the thermally treated samples, were evaluated by the X–ray diffraction (XRD) powder method, differential thermal analysis (DTA), and by optical microscopy and high resolution transmission electron microscopy (HRTEM). Within the range of TiO₂ concentration studied (0 – 10 wt %), 10 wt % of TiO₂ considerably reduced the Na₂O–2CaO–3SiO₂ phase crystallization process. The crystallization mechanism was not modified and TiO₂ did not form compounds with the matrix components.

Keywords: Glass; crystallization; XRD; DTA; microscopy.

Resumen

Estudios realizados en el sistema vítreo Na₂O–CaO–3SiO₂ sugieren que su transformación de fase ocurre desde su superficie hacia su interior. En estudios previos realizados se reportó la modificación del mecanismo de cristalización por adición de agentes nucleantes. En este estudio partículas nanometricas de TiO₂ fueron adicionadas con la idea de modificar el mecanismo de cristalización. Los vidrios obtenidos así como muestras tratadas térmicamente fueron evaluadas por difracción de rayos–X, análisis térmico diferencial, microscopía óptica y de transmisión electrónica de alta resolución. El rango de estudio realizado fue de 0–10 % en peso y se encontró que en la máxima adición se disminuyó considerablemente el proceso de cristalización. A pesar de la rápida disolución lograda por la adición de nanopartículas de titania no se logró un cambio del proceso de cristalización.

Descriptores: Vidrio calizo; cristalización; difracción de rayos–X; análisis térmico diferencial; microscopía.

PACS: 81.05.Kf; 81.05.Pj; 81.10.Jt

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Acknowledgements

The authors gratefully acknowledge financial support from NSF–CONACyT (35998U), SEP–CONACyT (60170) and PAICyT–UANL programs. EMS acknowledges fellowship support from CONACyT (74528).

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