四非晶态结构.ppt

碱金属氧化物中的Li2O、Na2O而言，随着引入量增加，表面张力增大，但随着R+半径的增大，这种作用依次减弱。碱、碱土金属氧化物引入量相同时，离子半径越大，表面张力越小。 图4－16 300℃时R2O－SiO2系统玻璃与成分的关系表面张力 图4－15 Na2O－SiO2系统熔体成分对表面张力的影响 表面张力σ(dyne/cm) R2O (mol%) 20 40 60 表面张力σ(dyne/cm) SiO2(mol%) 280 300 1130℃ 1200℃ 1270℃ 50 60 70 80 Li2O-SiO2 Na2O-SiO2 K2O-SiO2 氧化物对表面张力的影响： 第1类：表面惰性组分，SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Na2O、Li2O无表面活性，即增加表面张力； 第2类：表面活性组分又可分两类：（1）K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、P2O5等引入量较大时，能显著降低熔体表面张力；（2）引入量较少时，可大大降低熔体的表面张力，这些物质称为表面活性物质，它们有：V2O5、Cr2O3、MoO3、WO3。 B2O3阴离子团在表面是三角形配位，能很表面张力降低。氟化物、芒硝等都显著降低表面张力，玻璃生产中可作澄清剂。 两种熔体混合时，一般不能单纯用加和法计算其表面张力。由于表面张力小的熔体在混合后会聚集在表面上，因此，即使加入少量亦会显著降低表面张力。 一般地，温度越高，质点热运动增加，体积膨胀，相互作用力松弛，表面张力越小（PbO-SiO2相反）。 高温时，表面张力受温度影响较小。当熔体温度降到靠近其软化温度范围时，其表面张力会显著增加，这是因为此时体积突然收缩，质点间作用力显著加大而致。 C、温度 600 700 800 300 400 500 600 700 800 900 表面张力σ(dyne/cm) 温度（℃） 图4-17 钾铅硅酸盐玻璃的表面张力与温度的关系 非极性介质对表面张力无影响，极性介质在温度较低时，使表面张力降低，且极性越强，影响越大。 D、气体介质 4.3.1　玻璃的通性 （1）各向同性 无内应力存在的均质玻璃在各个方向上的物理性质相同。（折射率、导电性、硬度、热膨胀系数、导热系数以及机械性能）。这是其内部质点的随机分布而呈统计均质结构的宏观表现。有内应力时，结构均匀性遭到破坏，显示出各向异性。 4.3　玻璃的形成 （2）介稳性 图4－18 物质体积与内能随温度变化示意图 过冷液体 玻璃 　　　　　　　 晶体 a b c d e f h Tg1 Tg2 TM T V、Q 快冷 慢冷 TM为熔点，结晶时，V、Q在TM时发生突变。若向玻璃转变，当熔体冷却到TM时，体积、内能不发生异常变化 在一定的热力学条件下，系统虽未处于最低能量状态，却处于一种可以较长时间存在的状态，称为处于介稳状态。玻璃处于介稳态，有转化为晶态的趋势。但其粘度大，转变速率极慢，因而，从动力学上看，玻璃又是稳定的。 （3）由熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的与渐变的，在一定的温度范围内完成，无固定熔点 不同组成的玻璃转变温度范围不同，但对应的粘度不变。 快冷 慢冷 图4－18 物质体积与内能随温度变化示意图 过冷液体 玻璃 　　　　　　　 晶体 a b c d e f h Tg1 Tg2 TM T V、Q 玻璃转变温度Tg 玻璃软化温度Tf　 Tg－Tf的温度范围称为玻璃转变范围或称为反常间距。 （4）由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性 玻璃的性质随温度变化可分为三类：第一类，如电导、比容、粘度等按曲线I变化；第二类，如热容、膨胀系数、密度、折射率等按曲线II变化；第三类，如导热系数，一些机械性质（弹性常数等）如曲线III所示，在Tg-Tf范围有极大值。 c’ 图4－19 玻璃性质随温度的变化 性质 b b’ b” a c d a’ d’ d” c” a” Ⅰ Ⅱ Ⅲ Tg Tf 温度 除形成连续固溶体外，二元以上晶体化合物有固定的原子或分子比，因此它们的性质变化是非连续的。玻璃的化学成分在一定的范围内，可以连续地变化。与此相应，性质也随之发生连续和逐渐地变化。由此可带来玻璃性质的加和性。如第二类性质。 以上五种特性是玻璃态物质特有的。因此，任何物质不论其化学组成如何，只要具有这五个特性，都称为玻璃。 （5）物理、化学性质随成分变化的连续性 0 图4-20 R2O-SiO2系玻璃R2O含量与分子体积的关系 1-Li2O; 2-Na2O; 3-K2O 1 2 3 30 40 20 10 50 20 28 30 26 24 22 VM R2O(mol%) 由熔融态变到玻璃态或相反过程，中间出现的是一个和液态－晶态相变性质完全不同的玻璃转变过程。它