玻璃工艺培训第1章.ppt

（三）玻璃结构中氧化物的分类 1.分类标准 根据无规则网络学说，按元素与氧结合单键能大小 分。 2.网络生成体氧化物 · 单键能80kcal/mol · 可单独成玻 · 阳离子半径小电荷大 · 离子共价混合键 如：SiO2 B2O3 P2O5 GeO2 3.网络外体氧化物network modifier（NM） · 单键能60kcal/mol · 不可单独成玻 · 离子半径大电荷小 · 离子键 如：Li+ Na+ K+ Ca2+ Sr2+ (小场强) Th4+ In3+ Zr4+（大场强） 作用：a.断网 b.补网 c.积聚 2.碱金属氧化物的作用 在硅酸盐玻璃中 使四面体网络断裂，结构疏松，性质变差 School of Materials Science Engineering * 主讲：赵彦钊 玻璃是一种古老而又被赋予诸多现代内涵的材料。随着科学技术的发展，玻璃材料的应用越来越广泛，在科学技术的发展中的作用越来越重要。 具有一系列非常可贵的特性：透明、坚硬、良好的耐蚀、耐热和电学、光学性质；能够用多种成形和加工方法制成各种形状和大小的制品；可以通过调整化学组成改变其性质，以适应不同的使用要求。 窗玻璃 日用玻璃 器皿玻璃 夹层玻璃 钢化玻璃 仪器玻璃 光学玻璃 玻璃绝缘灯头 变色玻璃 高强玻璃 微晶玻璃 生物玻璃 玻璃纤维 玻璃棉 光导纤维 瓶罐玻璃 玻璃的定义（传统） 玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）的无机物，是过冷的液体。 三条件： 非晶体 熔融物冷却 无机物 玻璃的定义（广义） 结构上完全表现为长程无序的、性能上表现出玻璃转变现象的非晶态物质。 转变现象：Tg=1/2~2/3Tm 性质无突变（比热、 ?等） 美丽的传说 腓尼基商船 天然碱船 沙滩上过夜 搬来几大块碱料，围起炉灶，盛起篝火，才烧成一顿晚餐。 玻璃是由砂子制成的，砂子是玻璃的主要原料，而碱则起着助熔的作用。 第一章 玻璃基本知识 （一）玻璃态物质的特性 1.各向同性 质点无序排列而呈统计均匀结构的外在表现 2.亚稳性 所有玻璃都有析晶倾向 3.无固定熔点 4.可逆性 温变过程中性质产生逐渐连续的变化且可逆 5.可变性 性质随成分（一定范围）发生连续和逐渐的变化 1.无规则网络学说* (W.H.Zachariasen 1932年） 基本观点： ? [SiO4]是基本结构单元 ?三维空间作无序排列，R+、R2+填充在网络空隙 实验证实：Warren X-ray结构分析数据 学说重点：多面体排列的连续性、均匀性和无序性 （二）玻璃的结构学说 O Si 玻璃态物质结构特点： 短程有序（微观） 长程无序（宏观） 2 .晶子学说（列别捷夫） 基本观点： ?玻璃有无数晶子组成 ?晶子有晶格畸变，晶子到无定形介质是渐变 实验证实：X-ray结构分析数据 学说重点：玻璃的有序性、不均匀性和不连续性 4.中间体氧化物 · 单键能60~80kcal/mol · 一般不能单独成玻 · 离子键占主导，有共价性 · 两种配位可互相转化 # 转化条件:游离氧 多时 四配位 少时 六配位 同时存在进入网络次序 [BeO4]?[AlO4] ?[GaO4] ?[BO4] ?[TiO4] ?[ZnO4] (四)各种氧化物在玻璃中的作用 1. 网络形成体的作用 （1）SiO2 构成硅酸盐玻璃网络骨架，隔离[BO4] （2）P2O5 磷酸盐玻璃骨架。 硅酸盐中：核化剂、乳浊剂 （3）B2O3 硼酸盐玻璃骨架 硅酸盐中少量可得较特殊玻璃（pyrex） 磷酸盐中可形成[BPO4],结构变为架状 Li+ 场强大，“积聚”作用明显。 等量取代K+ 、Na+ 使性质变好。 混合碱效应（中和效应） 定义——二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物总