熔体玻璃体的相变课件

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1、玻璃工艺第一篇　玻璃基础理论第三章　熔体和玻璃体的相变熔体玻璃体冷却玻璃体热处理一、分相的定义玻璃从高温冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点的迁移，某些组分发生偏聚，从而形成化学组成不同的两个相，此过程叫分相。二、玻璃分相的研究史1880年奥托肖特对分相作了描述1927年格列研究了二元硅酸盐玻璃特别是RO-SiO2第一节　玻璃的分相1952年斯雷特1954年Prebus、Michener运用电子显微镜研究分相。1956年欧拜里斯拍出第一张分相照片。（TEM)液相线以上分相，液相线似直线。难成玻。如：MgO

2、-SiO2，FeO-SiO2，ZnO-SiO2等。以BaO-SiO2为代表，分相在液相线以下。液相线成倒S形，绝大部分玻璃属于此类分相。第一节　玻璃的分相2.亚稳分相（亚稳不混溶）三、分相种类1.稳定分相（稳定地不混溶）四、分相结构三维连通结构油滴状组成影响：0.04BaO-0.96SiO2时，富BaO相以油滴状分布在SiO2相中0.1BaO-0.9SiO2时，互为连通相0.24BaO-0.76SiO2时，富SiO2相以油滴状分布在BaO相中热处理温度和时间影响：0.148Na2O-0.852SiO2玻璃600C

3、处理8小时为连通状；680C处理4小时为油滴状第一节　玻璃的分相五、分相的原因主要是结晶化学因素阳离子对氧的争夺:M或I的配位结构与F不同，高场强离子较多时易分相。阳离子场强(Z/r):>1.4液相线以上有分相（Mg、Ca、Sr）1.0～1.4液相线呈倒S形，液相线下有分相(Ba、Li、Na)<1.0不分相（K、Rb、Cs）第一节　玻璃的分相3.含Na2O、Li2O的硼或硅酸盐二元系统，分相在液相线以下。4.含RO(除BaO)的二元系统中，分相在液相线以上。5.第七主族元素加入会扩大分相区。6.P2O5能促进Na

4、2O-SiO2分相，大量B2O3也助分相。7.PbO、Al2O3有抑制Na2O-SiO2分相作用。1.单一F的玻璃无分相。2.分相现象是普遍的。第一节　玻璃的分相六、分相与玻璃成分的一般规律Al2O3可缩小不混溶区；MgO代CaO可显著降低不混溶温度。Na2O-CaO-SiO2系统的分相不混溶区位于高硅一角的广大区域。第一节　玻璃的分相Na2O-CaO-MgO-SiO2-Al2O3七、分相对玻璃性质的影响1.与迁移有关的性质受影响较大，如：化稳性、电导等。分相形貌及各相成分有决定作用。第一节　玻璃的分相(1)Ⅱ区特

5、点A.不混溶等温线呈椭圆形，最高会溶点Tc=755C。B.处于该区的组成经热处理后分为富硅和富钠-硼两相，且体积分数符合杠杆规则：1AA2富硼相富硅相=连线随温度升高而顺时旋转。Na2O-B2O3-SiO2系统玻璃分相三个不混溶区第一节　玻璃的分相SiO21234500C600CB2O3ANa2O600C时500C时3AA4富硼相富硅相=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。组成(%)：SiO2B2O3Na2O75205第一节　玻璃的分相富钠硼相形成连通状

6、：降低玻璃的化学稳定性102030405060708090102030405060708090102030405060708090SiO2B2O3Na2O(2)对性能影响用途：代替石英玻璃作耐热仪器，高压水银灯管。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。第一节　玻璃的分相工艺过程：常规熔制成形热处理（600C）使之分相成连通状退火后用酸处理（酸沥滤）得多孔高硅玻璃可作吸湿剂催化剂载体细菌过滤器1200C烧结高硅氧玻璃(SiO

7、2>98%，体积收缩约20~40%）组成（%）：SiO2B2O3Al2O3Na2OCaO美国80.512.62.14.50.1中国80.712.52.24.0<0.6pyrex玻璃(1915年美国康宁公司发明)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。第一节　玻璃的分相富钠硼相形成油滴状：提高玻璃的化学稳定性2.对玻璃呈色的影响过渡金属元素总是富集在微相中贫铁贫铁二次分相富铁实例：铁红釉第一节　玻璃的分相多次分相·1958年首次发现

8、三种相。·在BaO-B2O3-SiO2系统中发现8种微相。·多次分相是由于降温过程中扩散受到阻碍，微相组分未达平衡的结果。·多次不混溶机理由动力学决定，继续到何程度视熔体冷却时粘度与温度的变化情况而定。第一节　玻璃的分相4.与迁移无关的性质如：，d，N等，对分相不敏感。3.分相对析晶的影响分相利于析晶乌尔曼观点：液相分离为成核提供推动力。分相形成的界面