第三章熔体和玻璃体的相变课件.ppt

4.分相与玻璃成分的一般规律 单一F的玻璃无分相 含R2O的硼或硅酸盐二元系统 在Li2O-SiO2和 Na2O-SiO2 系统中存在亚稳不混溶区；K2O- SiO2 系统的不混溶区可能在转变温度以下； Rb2O-SiO2、Cs2O-SiO2系统尚未观察到分相。 如此可以看出： 随阳离子半径↓，电场强度↑，分相能力↑，混溶的温度↑。 含碱土金属氧化物RO(除BaO)的二元系统中，产生稳定分相（液相线以上）。 BaO的不混溶区是亚稳的（液相线以下的）。 二价阳离子氧化物与硼、硅的二元系统，分相能力随离子半径而不同。 如Fe、Zn、Cd似 RO， Pb似R2O但分相倾向大 第七主族元素加入会扩大分相区。 P2O5能促进Na2O-SiO2分相。 B2O3加入量少时抑制分相，加入量大时助长分相。 Al2O3有抑制玻璃分相的作用。 ZrO2 、PbO也可抑制Na2O-SiO2分相。 分相现象是普遍的。 5.实用玻璃中的分相 （1） Na2O-B2O3-SiO2系统中的分相 ①三个不混溶区（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ） 高硅氧和派来克斯等一系列重要玻璃都处于Ⅱ区内。 ②Ⅱ区特点 ?不混溶等温线呈椭圆形，最高会溶点Tc=755?C。 ?处于该区的组成经热处理后分为富硅和富硼两相，且体积分数符合杠杆规则。 ③应用 ?高硅氧玻璃(vycor) 原理：利用分相玻璃中不同相对水、酸、碱的抗蚀程度不同而制得。 工艺过程： 常规熔制? 热处理（600?C）使之分相? 退火后用酸处理（酸沥滤）?得多孔高硅玻璃? 1200?C烧结得vycor(体积收缩约20~40%）。 性能：?=8?10–7/?C；短时使用T=1200?C， 长时使用T=900?C；化稳、机械强度等可与石英玻璃媲美；成本低。 用途： 代替石英玻璃作耐热仪器，高压水银灯管。 多孔玻璃可作吸湿剂、催化剂载体、细菌过滤器。 ?派来克斯玻璃（pyrex） 1915年美国康宁公司发明。 组成： SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O CaO 美国 80.5 12.6 2.1 4.5 0.1 中国 80.7 12.5 2.2 4.0 0.6 性质：? =30~45?10–7/?C；热稳?T=260?C；软化点高、化稳性好。 用途： 耐热仪器、化工管道，烤盘、壶等日用品。 不混溶区位于高硅一角的广大区域； 不混溶区一部分在液相面以上，一部分在液相线以下； Al2O3可缩小不混溶区； MgO取代部分的CaO可显著降低钠钙硅玻璃的不混溶温度。 （2） Na2O-CaO-SiO2系统中的分相 受影响较大，如：化稳性、电导等。 分相形貌及各相成分有决定作用。 ?在液滴状（不混溶区，Ｎ区，）中：质点迁移阻力大，粘滞活化能大，整个玻璃表现为高粘度、低电导或较高的化学稳定性。 ?在连通相（亚稳分解区，Ｓ区）中：质点迁移阻力小，粘滞活化能小，整个玻璃表现为低粘度、高电导、或化学不稳定。 6.分相对性质的影响 （1） 对具有迁移性的性质(第一类性质)的影响 对分相不敏感，包括密度、折射率、热膨胀系数、弹性模量、强度等。 最易受玻璃分相影响的光学性质是透过率。 分相界面使光线受到散射，透过率下降。 分相对玻璃着色有影响 可将某些过渡元素几乎全部富集在微相液滴中(高碱相或碱硼相)，而不是在基玻璃中。 利用这个特性，对发展颜色玻璃、激光玻璃、光敏玻璃等有重要作用。 （2） 对与迁移性无关的性质的影响 分相利于析晶 分相过程总是发生在核化和晶化前，分相促进晶化。 原因： ?①分相为成核提供了相界面 例如： P2O5可作为晶核剂，它的作用正是通过分相而影响玻璃结晶的。 ?②分散相具有高的原子迁移率 ?③可使晶核剂富集一相 （3） 对玻璃析晶性能的影响 制造优质玻璃的需要 控制玻璃析晶 利用分相的化学不均匀性可以制备新品种玻璃 如高硅氧玻璃、多孔玻璃、蚀刻雕花玻璃，分子筛玻璃等。 调节玻璃的性能 可以利用分相来调节玻璃性能并达到特殊要求或防止分相来避免玻璃性能恶化。 7.研究分相的意义 玻璃工艺学 叶巧明教授 第三章 熔体和玻璃体的 相变 * (一)熔体和玻璃体的