[发明专利]一种高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种高硬度Ge‑As‑Se硫系玻璃及其制备方法和应用，属于硫系玻璃技术领域。本发明提供的高折射率Ge‑As‑Se硫系玻璃，按原子百分比计，包括：Ge：35～55％、As：10～50％和Se：1～30％。本发明通过在玻璃中添加配位数更高的Ge、As元素来提高玻璃的硬度；通过提高Ge和As元素的含量，以提高玻璃配位数，从而提高玻璃硬度，并调整各元素比例进一步提高玻璃硬度，并使玻璃具有良好的稳定性和透过率。实验结果表明，本发明提供的高硬度Ge‑As‑Se硫系玻璃在红外窗口透过率为53％，维氏硬度为300～420kg·mm^‑2，具有良好的透过率和更高的硬度。

技术领域

本发明涉及硫系玻璃技术领域，尤其涉及一种高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制备方法和应用。

背景技术

硫系玻璃于上世纪五十年代作为红外材料逐渐被开发应用，其具备声子能量低、折射率高、红外透过高等优点，在军事民用上被广泛应用。然而当前市面上普遍硫系玻璃的硬度不超过300 kg mm^-2，表面容易被划擦乃至碎裂，并且，现应用最广的商业玻璃As₂Se₃的硬度仅仅只有157kgmm^-2，难以达到高硬度的要求。

当前，为了提高硫系玻璃硬度，通常采用掺杂多种元素，微晶化等方法，但依然存在硫系玻璃硬度较弱的缺陷。因此，提供一种硬度更高的硫系玻璃成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硬度Ge-As-Se硫系玻璃及其制备方法和应用。本发明提供的高硬度Ge-As-Se硫系玻璃具有更高的硬度，为商用玻璃As₂Se₃的两倍以上，可以缓解市面硫系玻璃硬度较弱的缺陷。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高硬度Ge-As-Se硫系玻璃，按原子百分比计，包括： Ge：35～55％、As：10～50％和Se：1～30％。

优选地，按原子百分比计，所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃包括：Ge： 40～45％、As：30～40％和Se：15～20％。

优选地，所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃的维氏硬度为300～420kg·mm^-2。

本发明提供了上述技术方案所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃的制备方法，包括以下步骤：

(1)将原料进行提纯，得到提纯物；

(2)将所述步骤(1)得到的提纯物依次进行熔化、淬火和退火，得到高硬度Ge-As-Se硫系玻璃。

优选地，所述步骤(1)中提纯的方式为真空蒸馏法、除氧剂法和真空蒸馏结合除氧剂法中的任意一种。

优选地，所述提纯的方式为真空蒸馏结合除氧剂法。

优选地，所述步骤(2)中熔化的温度为850～950℃，熔化的时间为30～35h。

优选地，所述步骤(2)中淬火的温度为650～750℃，淬火的冷却方式为水冷。

优选地，所述步骤(2)中退火的温度为300～450℃，退火的冷却速率为 2～10℃/h。

本发明提供了上述技术方案所述高硬度Ge-As-Se硫系玻璃或按照上述技术方案所述制备方法制备得到的高硬度Ge-As-Se硫系玻璃在红外光学中的应用。