晶体非晶体近程有序远程无序近程有序远程有序高聚体玻璃体原科 .ppt

玻璃电导的变化规律 (i) 玻璃电导与碱金属离子浓度及特性(如离子半径等)有关，随着离子半径的降低，浓度的提高，玻璃的电导率随之增大。 (ii) 玻璃电导与结构状态’网络空隙有关，碱金属离子越多，玻璃结构网络断键越多，结构疏松，空隙增多，玻璃电导率增大。 (iii)玻璃中加入除碱金属以外的网络改变体离子(如碱土金属离子R2+时，这些离子填充于网络空隙，阻碍了离子的运动而使玻璃电导下降。 添加B2O3，Al2O3，Ga2O3时， 由于[BO4]四面体体积小于[SiO4]四面体体积, 使玻璃结构趋于紧密，空隙减小，使电导率降低。 Al2O3，Ga2O3使电导率升高。 随温度升高，玻璃电导率增大。 表面张力 表面张力是排列在表面层的质点受力不均衡造成的，故这个力场相差越大，表面张力也越大。因此，影响熔体质点间相互作用力的因素，都将直接影响表面张力的大小。 1．表面张力与温度关系 2．表面张力与组成和结构关系 1．表面张力与温度关系 一般玻璃熔体表面张力随温度升高而下降，两者几乎成直线关系。 2．表面张力与组成和结构关系 一般O／Si越小，复合负离子团越大，因其Z／r值变小，相互作用力变小。这些复合负离子团被排挤到熔体表面，使表面张力下降。 化学键性对表面张力的影响 具有金属键的熔体，表面张力最大，共价键次之，离子键再次之，分子键最小。 第四章 玻璃体与熔融态 第一节 熔融体的结构与性质 气体 固体 液体 晶体 非晶体 近程有序 远程无序 近程有序 远程有序 高聚体 玻璃体 原科加热熔融，然后快速冷却或过冷却而形成玻璃态 玻璃原料 熔融态 冷却 无机玻璃 不同介质对X射线散射强度分析 1—晶体； 2—玻璃体； 3—熔体； 4—气体 石英晶体和石英玻璃、钠族玻璃的结构比较 (a)石英晶体 (b)石英玻璃 (c)钠硅玻璃 一 硅酸盐熔体中的负离子团 网络形成体， 网络中间体， 网络改变体。 网络形成体 SiO2、B2O3、P2O5、GeO2 [SiO4]4-聚合体 二聚体 三聚体 多聚体 硅酸盐熔体中存在许多聚合程度不等的硅氧负离子团，负离子团的种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度不同而变化。 网络改变体 R2O(碱金属氧化物) RO(碱土金属氧化物 ） 网络改变体的作用 R2O(碱金属氧化物)和RO(碱土金属氧化物 ）的再作用类似提供氧原子，剩下的R+或R2+则以一定的方式分布在网络之间。 Na2O和Si-O网络反应示意图 网络中间体 Al2O3 网络形成体 网络改变体 AlO4四面体 提供O2-离子 FeO-SiO2、PbO-SiO2、CaO-SiO2、Na2O-SiO2等二元系统中聚合体的分布 N(SiO2)0．5；1—单体；2—二聚体；3—三聚体；4—四聚体 二 熔体结构模型 偏硅酸钠熔体结构模型 熔体的性质 一 粘度 二、电导性 三、表面张力 一 粘度 定义 面积为S的两平行液体，在流动时，一层对另一层有作用力F(称为内磨擦力)，F的大小与s及垂直流动方向的速度梯度 成正比，即 ，式中比例系数V就称为粘度或内磨擦力。 单位：泊，g/cm·s 粘度与熔体结构的关系 熔体中[SiO4]四面体的聚集程度越高，粘度就越大。 随着熔体组成和温度的变化，硅氧离子团的聚集和解体不断产生变化，熔体的粘度随之改变。 影响熔体粘度的主要因素是其化学组成和温度。 粘度与组成的关系 与O/Si比有关 (i)引入网络形成体SiO2、ThO2和ZrO2等氧化物时，正离子电价高，半径小，作用力大，易形成巨大而复杂的负离子团，粘度增加。 O/Si比较低时 (ii)碱金属氧化物R2O总的作用是提供“自由氧”，使O/Si比增加，熔体中原来的硅氧负离子团解聚为较简单的结构单元，使活化能降低，粘度变小。 降低粘度的作用次序是： Li+Na+K+Rb+Cs+ O/Si比较高时 降低粘度的作用次序： Cs2ORb2OK2ONa2OLi2O 1400℃时R2O 含量对R2O-SiO2系统粘度的影响 (iii)碱土金属氧化物RO对硅酸盐熔体的粘度作用较复杂。降低粘度的顺序为：Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+。 高温 低温 黏度降低 黏度升高 二价正离子对熔体粘度的影响 三价正离子氧化物B2O3的作用由于硼氧之间的连接方式不同而有不同的影响。 在钠硼硅酸盐玻璃中， B2O3含量较小时，粘度随B2O3含量升高而升高 ; 但当B2O3含量和Na20含量比例为1：1时，粘度达到最高点； 然后随B2O3含量升高逐渐下降。 Al2O3 CaF2 B2O3 黏度提高 黏度降低 含量高 含量低 碱金属离子存在 导电性 常温 普通玻璃 绝缘体 良导体 熔融态 温度 升高 电导率增加 高温 混合碱