Crystallization characteristics and properties of lithium germanosilicate glass-ceramics doped with some rare earth oxides

• Autores: Ebrahim A. Mahdy, S.M. Salman, S.N. Salama
• Localización: Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, ISSN 0366-3175, Vol. 58, Nº. 3, 2019, págs. 94-102
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Características de cristalización y propiedades de las vitrocerámicas de germanosilicato de litio dopadas con algunos óxidos de tierras raras
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    La vitrocerámica de disilicato de litio, modificada por reemplazo de GeO2/SiO2 para dar 33.60Li2O-5.00GeO2-61.40SiO2 (% molar), se investigó mediante la técnica de fusión convencional. Se estudiaron los efectos de la adición de 0,1 moles de algunos óxidos de tierras raras como Y2O3, La2O3 o CeO2 sobre el comportamiento de cristalización, la durabilidad química, la microdureza de Vicker y la densidad de las vitrocerámicas obtenidas. El efecto de In2O3 también fue investigado. La temperatura de transición vítrea (Tg) se redujo ligeramente mediante el reemplazo de GeO2/SiO2, mientras que aumentó marcadamente cuando el vidrio que contenía GeO2 se dopaba con diferentes tierras raras o óxidos de In2O3. Se desarrollaron diferentes formas de fases de disilicato como Li2Si2O5, Y2Si2O7 y La2Si2O7, además de dos formas de solución sólida de Li2 (Ge, Si) 2O5 y Li2 (Ge, Si) O3. También se detectaron LiInSi2O6 de estructura de piroxeno, fases Li6Ge8O19 y CeO2. Los valores de densidad de las vitrocerámicas varían de 2.38 a 3.14g/cm3 y la dureza estaba en el rango de 4150 a 5585MPa. La durabilidad química de las vitrocerámicas modificadas se mejoró enormemente. La modificación de las vitrocerámicas con GeO2 u otros óxidos dopantes condujo a la producción de materiales con microestructuras más densas y ultrafinas. Tales materiales son prometedores para aplicaciones superiores como catálisis, electrolitos en celdas de combustible, biomédicas, así como aplicaciones de restauración dental.

  • English

    Lithium disilicate glass-ceramic, modified by GeO2/SiO2 replacement to give 33.60Li2O-5.00GeO2-61.40SiO2 (mol%) composition, was investigated by the conventional melt technique. The effect of adding 0.1mol of some rare earth oxides like Y2O3, La2O3 or CeO2 on the crystallization behavior, chemical durability, Vicker's microhardness, and density of the obtained glass-ceramics were studied. The effect of In2O3 was also investigated. The glass transition temperature (Tg) was reduced slightly by the replacement of GeO2/SiO2, while it markedly increased when GeO2-containing glass was doped with different rare earth or In2O3 oxides. Different forms of disilicate phases like Li2Si2O5, Y2Si2O7 and La2Si2O7 in addition to two forms of Li2(Ge,Si)2O5 and Li2(Ge,Si)O3 solid solution were developed. LiInSi2O6 of pyroxene structure, Li6Ge8O19 and CeO2 phases were also detected. The density values of the glass-ceramics vary from 2.38 to 3.14g/cm3 and the hardness was in the range of 4150–5585MPa. The chemical durability of the modified glass-ceramics was greatly improved. The modification of glass-ceramics with GeO2 or other dopant oxides led to producing of materials with more dense and ultra-fine microstructures. Such materials are promising for superior applications as catalysis, electrolyte in fuel cells, biomedical, as well as dental restorative applications.