第三章熔体玻璃体课件.ppt

3.电负性满足一定条件 玻璃形成体氧化物：阳离子－1.8～2.1 网络修饰体（碱、碱土金属氧化物）：阳离子电负性－0.7～1.7 磷酸盐玻璃，P－2.1，发现Te（碲）与P电负性相同－2.1 意味着：TeO2也可形成玻璃 碲酸盐玻璃已成为激光玻璃中重要的特种玻璃 * * Homework 思考：3.1-3.6 作业：3.8， 3.9， 3.10 3.1.2 玻璃的结构 玻璃体－熔体的快速冷却、不发生晶化的过冷液体 保持了熔体的近程有序、长程无序结构，无周期性排列 可保持特定形状 玻璃结构学说 晶子学说＋无规则网络学说 * * 1.晶子学说：认为玻璃是由与该玻璃成分一致的晶态化合物组成 是高分散晶子的集合体：由无数“晶子”组成；晶子不同于一般的微晶，而是带有晶格变形的有序区域； 晶子分散在无定型介质中，并从晶子部分到无定型部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显的界限 * * 晶子学说成败： 揭开了玻璃的微不均匀性和近程有序性的结构特征 尚有许多重要的原则问题未能解决，晶子的大小、晶子的化学组成、晶子的含量等都未能得到合理的确定 * * 2. 无规则网络学说－主流学说 认为玻璃体的结构与晶体结构类似 也是由氧离子多面体以顶角相连的形式在三维空间形成网络； 晶体结构网络是由多面体规律性的周期排列而成，而玻璃体结构网络中多面体的排列是拓扑无序的 故：玻璃无周期性排列 * * 氧多面体连接形成无序三维网络 RO/R2O的加入 破网：Si－O键 补网：电价平衡，保持化学稳定性 钠硅玻璃 * * 玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说分别反映了玻璃结构的两个方面 晶子学说以结构的近程有序性为出发点 无规则网络学说强调了结构的连续性、统计均匀性与无序性 后者可以在玻璃体的各向同性、内部性质均匀性及性质变化的连续性等方面得以体现，能够解释一系列玻璃体性质的变化——主流学说 * * 3.1.2.3 氧化物在玻璃中的作用 玻璃的大部分－氧化物玻璃 玻璃中的三类氧化物（键强不同） A. 网络形成（生成）氧化物 形成玻璃网络的主体；SiO2，B2O3，P2O5等 B. 网络变性（修饰）氧化物 改变网络结构，不能单独形成玻璃；RO，R2O C. 网络中间氧化物 作用介于A、B之间；部分参加网络；Al2O3； * * 玻璃形成的化学键 离子键、金属键－高配位、无方向性 纯共价键晶体－分之间范氏力：无方向性 不能（很少）形成玻璃 混合键：离子键/金属键向共价键过渡 极化强烈，化学建方向性、饱和性 能量上有利于低配位 可形成玻璃态 * * 3.1.2.4 玻璃网络参数 引入参数表示玻璃结构特征，便于比较 X－每个氧多面体中Onb平均数； Y－每个氧多面体中Ob平均数； Z－每个氧多面体中氧离子总数（网络形成离子配位数） R－氧离子总数与网络形成离子总数之比（O/Si) 1.每个多面体中Z已知（硅酸盐玻璃Z＝4，硼酸盐玻璃Z＝3） 2.R－氧硅比：由组成计算出 3.网络中Onb归一个网络形成离子所有，Ob为两个共有 * * Y－结构参数：反应了网络聚集程度 玻璃的多数性质可以由Y决定 Y越小，网络聚集程度越小，结构越松，间隙越大，网络变性离子运动容易→导致粘度减小、热膨胀系数和电导增加 当Y小于2，硅酸盐玻璃不能构成网络 Y相同，玻璃物理性质相似 * * 玻璃结构参数的应用 【例】石英玻璃：SiO2，结构单元[SiO4]四面体： Z＝4；R＝2/1＝2 X＝0；Y＝4 【例】钠硅钙玻璃(12mol%Na2O, 10%CaO, 78SiO2) Z＝4;； X＝0.56；Y＝3.44 【例】Na2O.1/2Al2O3.2SiO2玻璃 Z＝4； X＝0.34； Y＝3.66 * * X-Onb; Y-Ob; Z-O总; R-O/Si Y对玻璃性质的影响 玻璃组成 Y值 熔融温度 ℃ 膨胀系数 ??107 Na2O.2SiO2 3 1523 146 P2O5 3 1573 140 Na2O.SiO2 2 1323 220 Na2O.P2O5 2 1373 220 * * 3.2 熔体的性质 黏度－熔体最重要的性质 黏度－单位接触面积内，两层液体间摩擦力与速率梯度的比例系数（抵抗流动的量度） 即：液体流动时：在单位面积和单位速率梯度下两层液体间需克服的内摩擦力f S－液体面积；x－两平行液体层之间距离； dv/dx－两平行液体层在外力作用下移动的速度梯度 f与面积及速度梯度成正比，比例系数η称：黏度（Pa·s） * * 3.2 熔体的性质 黏度的倒数－流动度 黏度和流动度表征了流体（熔