玻璃物理性.doc

为了合理地选用光学 HYPERLINK / 玻璃，光学仪器的设计者往往必须了解玻璃的某种物理性貭及化学性貭；而为了制备具有特定物理及化学性质的光学玻璃，玻璃制造者也必须掌握这些性貭与玻璃成分的关系，以及制造工艺过程中各项工艺因素对性貭的影响．因此研究各项性貭的测定方法、提出测定数据和寻找性貭变化规律性，对于光学仪器及光学玻璃的研究制造来说都具有一定的重要性． 光学玻璃的物理性貭除了光学常数外，其他如密度、硬度、光谱吸收、热膨胀系数等也具有一定的意义．同时在决定玻璃的成分和配方时，还必须知道一些物理化学和工艺性貭数据．如苏联目录中就包括了不同波长折射率、化学稳定性、热膨胀系数、密度、硬度、烧结温度等性质． 德国耶拿(Jen9)公司和法国帕腊芒图(hra—Montois)公司的产品目录也引出了相应的性貭数据，供使用者参考．在本章中我们将罚·论以下几种物理及物理化学性貭的机理，测定方法、性貭变化规律和光学玻璃测定数据．§1．3—1玻璃的失透本领玻璃失透是指玻璃介貭内部由于微小区域的不均匀而失去透明性．对于光学玻璃来说，失透是必须防止的缺陷之一．玻璃失透的原因一般可分以下二种：i)析晶．在各向同性的玻璃态物貭中析出晶态物貭，这是玻璃失透中最常碰到的现象．U)分相． 均匀的玻璃态物貭在一定的温度范围内有可能分成两种互不溶解(或部分溶解)的液相，由于两者折射瘁不一致，因光散射而形成乳白或混浊，这种失透方式在一般玻璃生产中比较少见而在试制新品种光学玻璃(硼酸盐及磷酸盐玻璃)中则占很重要地位，在光学玻璃生产中由于以下原因，研究玻璃失透具有极重要的意义：i)为获得具有特殊光学性貭的玻璃必需选用新的玻璃系统(如硼酸盐、磷酸盐、氟化物玻璃)．这类玻璃往往很容易失透．旬光学玻璃茌坩埚中冶却或浇注成大块玻璃时，由于冶却速度甚慢，造成玻璃失透的有利条件．第一编第三章玻璃的物理性貭及化学性貭试)光学玻璃要求高度透明性及均匀性，而其化学成分及生产工艺过程又较复杂．经常出现这种或那种的失透现象，其原因往往各不相同，必须加以仔细的分析才能加以确定和避免． 一、玻璃结晶及分相的机理研究玻璃结晶可以从以下三种角度出发：置．从动力学观点出发．根据热力学的观点，玻璃的内能总比成分相同的结晶内能为高，因此总存在着析出结晶的倾向．然而从化学动力学观点看来，由于冶却时熔体粘度增加甚快，析晶所受的阻力甚大，故亦可能不析晶而形成过冶的液体．这就是著名的达曼的观点¨，．在液相綫温度以上结晶熔化，而在常温时固态玻璃的粘度极大，因此都不可能析晶．一般析晶 HYPERLINK / 玻璃在相应于粘度为104—106泊左右温度范围内进行．在此温度范围内析晶过程由两种速度决定，郎晶核产生速度(：K，)与晶核成长速度图1．3—1玻璃晶核产生速度(尺。)，晶核成长速度(K，)，枯度(咛)与温度(J)的关系／—曲哪中峋 (真)(图1．3-1)．相应于上述两种速度极大值温度r。与丁v愈接近则析晶的＼电，嘲9—主些丝叁主．晶核产生速度奉苎主介甲F1乒点贮芝苎度和晶格卒苎苎苎竺三+扩散速度(0)和熔沐粘度有关：0＝一RT一(1．3-1)69r／V了V式中了’——绝对温度。K；R——气体常数；了——扩散貭点半径；V——粘度；N——阿弗加德罗数；而晶核成长速度也决定于粘度‘’‘’Kg＝号+知10gv(1．3-2)刀，乓0——常数．在析晶温度下粘度愈低寸结晶速度愈大．一般熔盐WWW.DONGSH.NET卤化物)很难生成玻璃．图1．3-2表示NazO-CaO-S[02玻璃晶核成长速度与温度的关系(F51．2．从相平衡观点出发．在玻璃系统中成分愈简单，则在熔体冶却至液相綫温度。