工学第3章熔体与玻璃体课件.ppt

（三）硅酸盐熔体结构模型 白尔泰等对偏硅酸钠熔体进行聚合物分布数量的 计算，得出熔体是近程有序，远程无序的特点。 （四）熔体分相 定义：硅酸盐熔体由两种或者两种以上不混溶液相组成。 成因：熔体中某些极化力大的正离子（R)与氧离子形 成较强的R-O键，使氧离子不易与硅离子结合， 则在熔体中形成独立的R-O离子聚合体。 熔体组成：含少量Si的富R-O相 含少量R的复Si－O相 熔体分相影响因素：Z/r 大，易分相 （一）粘度 粘度是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。 当液体流动时： 　　　　F＝ηS dv/dx （3－5） 式中F―两层液体间的内摩擦力； 　　S―两层液体间的接触面积； dv/dx―垂直流动方向的速度梯度； 　　η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。 物理意义：单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是Pa·s（帕·秒）。 1Pa·s＝1N·s/ m2＝10dyne·s／cm2＝10 P（泊）或1dPa·s（分帕·秒）＝1P（泊）。 粘度的倒数称液体流动度ф，即ф=1/η。 （二）粘度一温度关系 （1）? 福格尔公式 A、B、T0――均是与熔体组成有关的常数。 　但这个公式 假定B粘滞活化能只是和温度无关的常数，所以只能应用于简单的不缔合的液体或在一定温度范围内缔合度不变的液体。对于硅酸盐熔体在较大温度范围时，斜率会发生变化，因而在较大温度范围内以上公式不适用。如图3－3是钠钙硅酸盐玻璃熔体粘度与温度的关系。 （三）粘度一组成关系 （二）玻璃转化温度（Tg） 在Tg 温度下，物质的粘度已高到继续冷却时结 构不可能重排，只能将液态的结构“冻结” 一、玻璃态物质形成方法 当今普遍认为，只要冷却速率足够快，几乎任何物质都能形成玻璃。 分类：熔融法和非熔融法。 熔融法是形成玻璃的传统方法，即玻璃原料经加热、熔融和在常规条件下进行冷却而形成玻璃态物质，在玻璃工业生产中大量采用这种方法。 缺点：是冷却速率较慢，工业生产一般为40～60℃/h，实验室样品急冷也仅为1～10℃/s，这样的冷却速率不能使金属、合金或一些离子化合物形成玻璃。 由熔融法形成玻璃的物质 由非熔融法形成玻璃的物质 众多科学家从：d、α、ΔH、 ΔS等热力学数据研究玻璃形成规律，结果都是失败的！热力学是研究反应、平衡的好工具，但不能对玻璃形成做出重要贡献 （三）．玻璃形成的动力学条件 析晶分为晶核生成与晶体长大两个过程。晶核生成速率IV：单位时间内单位体积熔体中所生成的晶核数目（个/cm3·s）； 晶体生长速率u：单位时间内晶体的线增长速率（cm/s）。Iv与u均与过冷度（△T＝TM－T）有关（TM为熔点）。 实验证明：当晶体混乱地分布于熔体中时，晶体的体积分数（晶体体积／玻璃总体积Vβ/V）为10－6时，刚好为仪器可探测出来的浓度。 根据相变动力学理论，通过式（3－10）估计防止一定的体积分数的晶体析出所必须的冷却速率。 Vβ／V ≈л/3 Ivu3t4 （3－10）式中 Vβ一析出晶体体积； V——熔体体积； Iv一－成核速率； u——晶体生长速率； t—一时间。 图3-13 析晶体积分数为10-6时具有不同熔点物质的T-T-T曲线 A-Tm=356.6K B-Tm=316.6K C-Tm=276.6K 3、配位数与连接方式 阳离子周围的氧离子（配位数）尽可能少，3或4。 阳离子与周围氧离子形成的配位多面体之间是共顶连接。 4、电负性满足一定要求 网络形成体氧化物，阳离子电负性1.8-2.1 中间体氧化物，阳离子电负性1.5-1.8 网络修饰体（碱与碱土金属氧化物，电负性0.7-1.7 如石英玻璃和石英晶体的基本结构单元都是硅氧四面体[SiO4]。各硅氧四面体[SiO4]都通过顶点连接成为三维空间网络，但在石英晶体中硅氧四面体[SiO4]有着严格的规则排列；而在石英玻璃中，硅氧四面体[SiO4]的排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复，图3－7所示。 图3-7 石英晶体与石英玻璃结构、钠硅玻璃比较 二、氧化物在玻璃中作用 网络形成离子 网络变性离子 网络中间离子 3.5 玻璃的性质 强度 热膨胀系数 电导率 导热性 强度 抗压强度比抗拉强度要高得多。理论断裂强度可达106牛顿／厘米2，而实际上只有104牛顿/厘米2。 微裂纹理论解释 。 热膨胀系数 α=α1p1+α2p2+αnpn= 电导率