欢迎来到天天文库
浏览记录
ID:20233247
大小:620.00 KB
页数:44页
时间:2018-10-11
《工学玻璃工艺03熔体玻璃体的相变课件》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、玻璃工艺第一篇 玻璃基础理论第一节 玻璃的分相(phaseseparation)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。第三章 熔体和玻璃体的相变phasetransformationofglass&glassmelt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-SiO21952年斯雷特1954年Prebus、Michener运用电子显微镜研究分相。19
2、54年欧拜里斯拍出第一张分相照片。(TEM)三、分相种类1.稳定分相(稳定地不混溶)液相线以上分相,液相线似直线。难成玻。如:MgO-SiO2,FeO-SiO2,ZnO-SiO2等。2.亚稳分相(亚稳不混溶)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。四、分相机理及分相结构旋节分解机理S区(不稳区)2G/C2<0成分微小变化自由焓降低,过程自发。初期弥散范围大,浓度变化小。后期聚集长大动力学阻碍小,分相所需时间短。三维连通结构成核生长机理N区(亚稳区)2G
3、/C2>0成分微小波动自由焓升高,分相要做功。弥散范围小,起始浓度变化大。后期生长动力学阻碍大,分相所需时间长。滴状五、分相的原因1.结晶化学因素(1)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。(2)阳离子场强Z/r>1.4液相线以上有分相(MgCaSr)1.0~1.4液相线呈倒S形,液相线下有分相(BaLiNa)<1.0不分相(KRbCs)Z/r越小越易分相分相的热力学前提是GM为正GM=HM–TSM表明不混溶既是键合状态问题又是有序状态问题。用吉布斯函数判断由卡恩
4、和查尔斯(Charles)首次用于玻璃系统。稳定和亚稳定状态N区(2G/C2)P、T>0稳定边界(亚稳极限曲线)(2G/C2)P、T=0不稳定状态S区(2G/C2)P、T<02.热力学因素3含RO(除BaO)的二元系统中,分相在液相线以上。4二价阳离子氧化物与硼、硅的二元系统,随离子半径而不同。(FeZnCd似RO,Pb似R2O但分相倾向大)5第七主族元素加入会扩大分相区。6P2O5能促进Na2O-SiO2分相,大量B2O3也助分相。7Al2O3ZrO2PbO可抑制Na-Si分相,少量B2O
5、3也可。8Al2O3有抑制BaO-SiO2分相作用。9分相现象是普遍的。六、分相与玻璃成分的一般规律1单一F的玻璃无分相2含R2O的硼或硅酸盐二元系统通常看不到分相。(1)Ⅱ区特点A.不混溶等温线呈椭圆形,最高会溶点Tc=755C。B.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。1AA2富硼相富硅相=1234500C600CSiO2B2O3A连线随温度升高而顺时旋转。七、玻璃分相的研究成果及应用1Na2O-B2O3-SiO2系统玻璃分相三个不混溶区常规熔制热处理(600
6、C)使之分相退火后用酸处理(酸沥滤)得多孔高硅玻璃1200C烧结得vycor(体积收缩约20~40%)性能=810–7/C短时使用T=1200C长时使用T=900C化稳、机械强度等可与石英玻璃媲美。成本低。(2)应用A.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。工艺过程组成SiO2B2O3Al2O3Na2OCaO美国80.512.62.14.50.1中国80.712.52.24.0<0.6B.pyrex玻璃1915年美国康宁公司发明。
7、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。Al2O3可缩小不混溶区;MgO代CaO可显著降低不混溶温度。2.Na2O-CaO-SiO2系统的分相不混溶区位于高硅一角的广大区域。性质=30~4510–7/C热稳T=260C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。贫铁贫铁二次分相富铁实例:铁红釉·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
8、况而定。3.多次分相·1958年首次发现三种相。·在BaO-B2O3-SiO2系统中发现8种微相。M1M2Tr4Tr5Tr1Tr2Tr3Tr6Tr7T八、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。2.与迁移无关的性质对分相不敏感,如:,d,N等。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。分相形成的界面为成核提供成核位。分相后总有一相比母相的原子
此文档下载收益归作者所有