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Surface Crystallization of Barium Fresnoite Glass: Annealing Atmosphere, Crystal Morphology and Orientation

  • Controlled oriented crystallization of glass surfaces is desired for high precision applications, since the uppermost crystal layer significantly influences the properties of the material. In contrast to previous studies, the data presented here deal with separated crystals growing at defect-free surfaces in four atmospheres with different degrees of humidity (ambient/dry air, argon and vacuum). A glass with the composition 2 BaO–TiO2–2.75 SiO2 was heat-treated at 825 °C until fresnoite (Ba2TiSi2O8) grew to a significant size. The crystal growth rate is found to increase with increasing humidity. The morphology of the crystals changes from highly distorted dendrites in the driest atmosphere (vacuum) to circular/spear-head-shaped crystals in the wettest atmosphere (ambient air), which we attribute to a decrease in viscosity of the glass surface due to water uptake. The least distorted crystals appear in the form of depressions of up to 6 µm. This has an influence on the observed crystalControlled oriented crystallization of glass surfaces is desired for high precision applications, since the uppermost crystal layer significantly influences the properties of the material. In contrast to previous studies, the data presented here deal with separated crystals growing at defect-free surfaces in four atmospheres with different degrees of humidity (ambient/dry air, argon and vacuum). A glass with the composition 2 BaO–TiO2–2.75 SiO2 was heat-treated at 825 °C until fresnoite (Ba2TiSi2O8) grew to a significant size. The crystal growth rate is found to increase with increasing humidity. The morphology of the crystals changes from highly distorted dendrites in the driest atmosphere (vacuum) to circular/spear-head-shaped crystals in the wettest atmosphere (ambient air), which we attribute to a decrease in viscosity of the glass surface due to water uptake. The least distorted crystals appear in the form of depressions of up to 6 µm. This has an influence on the observed crystal orientation, as measured by electron backscatter diffraction (EBSD). The pulled-in crystals change the orientation during growth relative to the flat glass surface due to an enrichment in SiO2 at the crystal fronts. This confirms that the orientation of crystals is not fixed following nucleation.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Franziska Scheffler, Mirjam Fleck, Richard BuschORCiD, Santiago CasadoORCiD, Enrico GneccoORCiD, Christopher Tielemann, Delia S. Brauer, Ralf Müller
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Crystals
Jahr der Erstveröffentlichung:2023
Organisationseinheit der BAM:5 Werkstofftechnik
5 Werkstofftechnik / 5.6 Glas
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI AG
Verlagsort:Basel
Jahrgang/Band:13
Ausgabe/Heft:3
Aufsatznummer:475
Erste Seite:1
Letzte Seite:17
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Crystal growth; Crystal morphology; Crystal orientation; EBSD; Fresnoite; Surface crystallization
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
DOI:10.3390/cryst13030475
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-587230
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:02.11.2023
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:02.11.2023
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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