第三章熔体及玻璃体课件

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1、第三章熔体及玻璃体熔体：特指加热到较高温度才能液化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。内容：1.熔体的结构、熔体的性质2.玻璃的通性、玻璃的形成、玻璃的结构重点：1.熔体的性质2.玻璃的结构难点：熔体的结构—聚合物理论第一节熔体的结构—聚合物理论主要内容：1.聚合物的形成2.影响聚合物聚合程度的因素要求：1.掌握硅酸盐熔体的结构2.理解熔体结构的聚合物理论图3－2气体、熔体、玻璃体、白硅石的X射线衍射强度气体熔体晶体玻璃强度Isinθλ一、聚合物的形成聚合物：由两个、三个或n个[SiO4]4-四面体构成的络阴离子团[Si2O7]6-，[Si3O10]8-，[SinO3n+]2(n+1)-低聚

2、物：聚合物中含有[SiO4]4-四面体较少的高聚物：聚合物中含有[SiO4]4-四面体较多的1、熔融石英的分化2、缩聚并伴随着变形[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6=(Si3O10)Na8+Na2O2[Si3O10]Na8=[Si6O18]Na12+2Na2O3、缩聚——分化（解聚）达平衡多种聚合物同时并存而不是一种独立存在，这就是熔体结构远程无序的实质。如图3-4返回二、影响聚合物程度的因素1、温度：温度升高，低聚物浓度增加；反之，低聚物浓度降低。2、组成：R=O/Si比R越大，O/Si比越高，碱含量越高，低聚物越多（η越小）。R越小，O/Si比越低，碱含量越低，高聚物越多（η越大）

3、。如图3-5如图3-6结论：聚合物的形成可分为三个阶段:初期：主要是石英颗粒分化；中期：缩聚并伴随变形；后期：在一定时间和一定温度下，聚合≒解聚达到平衡。产物中有低聚物、高聚物、“三维碎片”及吸附物、游离碱。最后得到的熔体是不同聚合程度的各种聚合体的混合物。聚合体的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化。返回第二节熔体的性质一、粘度粘度的含义、影响粘度的因素二、表面张力表面张力的含义、影响表面张力的因素一、粘度1、定义：是流体抵抗流动的量度.当液体流动时一层液体受到另一层液体的牵制,其内摩擦力的大小与两层液体间的接触面积及其垂直流动方向的速度梯度成正比.f=ηsdv/dxf—两层液体间的内

4、摩擦力s—两层液体间的接触面积η—比例系数,称为粘滞系数,简称粘度.粘度的物理意义:单位接触面积单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。单位：帕秒（Pa·S）Φ=1/η—熔体的流动度2、影响粘度的主要因素⑴温度：粘度随温度升高而剧烈地下降绝对速度理论自由体积理论过剩熵理论⑵组成：粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。原因：粘度的大小是由熔体中硅氧四面体网络连接程度决定的。即粘度随O/Si比值的上升而下降。表3-3在1400时Na2O-SiO２系统玻璃粘度表Ⅰ、R+对粘度的影响：与熔体中的O/Si比有关。O/Si比较低时，加入正离子半径越小，降低粘度的作用越大，粘度按Li2O、Na2O、K2O次序增

5、加。O/Si比较高时，[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体在很大程度上依靠R—O相连，此时键力最大的Li+具有最高的粘度，粘度按Li2O、Na2O、K2O顺序递减。如图3-17图3－17Ｒ2O－SiO2熔体在1400℃R＋对粘度的影响0.1110100100010000010203040KKLiLiNaNaη（P）R2O(mol%)返回Ⅱ、R2+对粘度的影响：降低粘度程度与R2+有关。除R2+对O/Si比例影响与一价离子相同外，离子间的相互极化对η也有显著的影响，一般R2+对粘度降低的次序：Pb2+>Ba2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+>Mg2+Ⅲ、某些氧化物对硅酸盐熔体粘度的影响关系比

6、较复杂。如:Al2O3、ZrO2使粘度增加；对于B2O3而言，开始B3+代替Si4+形成[BO4]，使η上升；随着B含量增加，B3+处于[BO3]三角体中，使结构疏松，η下降——硼反常现象。二、表面张力——表面能1、定义表面张力：在液体表面切线方向上作用着一种使表面缩小的力，这种力叫表面张力。物理意义：作用于表面单位线段长度上与表面相切的力。单位：N/m表面能：在恒温、恒压下，增加一个单位表面积所做的功。单位：J/m2。2、影响表面张力的因素（1）硅酸盐熔体的表面张力与组成有关◆Al2O3、CaO、MgO、SiO2没有活性,能提高表面张力,称为表面惰性物质.◆V2O5、MoO3、WO3等引入

7、少量,剧烈降低熔体表面张力,称为表面活性物质.◆K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、Cr2O3等引入量较大时能显著降低熔体表面张力。（2）熔体内质点间的键型对表面张力的影响很大规律：金属键>共价键>离子键>分子键共价键>硅酸盐熔体表面张力>离子键（3）温度：温度上升，表面张力降低.一般当温度提高1000C时，表面张力减少1%。第三节玻璃的通性一、各向同性二、介稳性如图3-19三、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐