《玻璃结构及性质》PPT课件

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1、1、玻璃形成的热力学条件2、玻璃形成的动力学条件3、熔体的结构条件4、键型条件5、键强条件玻璃体形成的条件1、玻璃形成的热力学观点TgTMDCBAKFMEVQ过冷液体晶体玻璃态快冷慢冷玻璃体形成的条件玻璃态和结晶态之间存在一定的差值ΔGv越大析晶动力越强，越不容易形成玻璃。ΔGv越小析晶动力越弱，越容易形成玻璃。玻璃晶体ΔGaΔGvSiO2ΔGv=2.5;PbSiO4ΔGv=3.7Na2SiO3ΔGv=4.6玻璃化的能力：SiO2>PbSiO4>Na2SiO3玻璃体形成的条件1、玻璃形成的热力学观点形成晶核所需建立新界面的界面能晶核长大成晶体所需的质点扩散的活化能热力学是研究反应、平衡的

2、好工具，但不能对玻璃形成做出重要贡献！热力学只能判断几种氧化物形成玻璃的能力，但是从热力学角度来说明某物质是形成玻璃还是形成晶体，却不是很有效的方法。1、玻璃形成的热力学观点玻璃体形成的条件近代研究证实，只要冷却速率足够快时，几乎任何物质都能形成玻璃，包括金属亦有可能保持其高温的无定形状态；反之，如在低于熔点范围内保温足够长的时间，则任何玻璃形成体都能结晶。因此从动力学的观点看，形成玻璃的关键是熔体的冷却速率。2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件2.1熔体的冷却行为也就是什么条件下形成玻璃，什么条件下形成结晶体？泰曼首先系统地研究了熔体的冷却析

3、晶行为，提出析晶分为晶核生成与晶体长大两过程，并且认为，熔体冷却成玻璃或晶体，由这两个因素决定。（A）晶核形成速率N，单位时间单位体积内形成的结晶中心或晶核数目。（B）晶体生长速率C，晶核的结晶线速度(单位cm/s)2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件2.1熔体的冷却行为2.1.（A）影响晶核形成的因素也就是说，能否成核的因素都有哪些？下面进行理论分析（以自发成核为例）熔体在结晶过程中存在两个相互矛盾的因素：i)在一定过冷度下固相的自由能低于液相，晶核的形成有利于体系自由能的降低。这是自发过程ii)形成的晶核产生了新相，新相与母相之间形成的新表面增加了体系的表面能，又导致体系自由能的

4、增加。（A）晶核形成速率N影响成核的因素2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件2.1熔体的冷却行为2.1.（A）影响晶核形成的因素也就是说，能否成核的因素都有哪些？下面进行理论分析（以自发成核为例）熔体体系在某一温度下的体系自由能的变化为其中:是单位体积中固液相自由能差；V和S分别是新相的体积和表面；σ是固液相间的比表面能。⊿G0体（A）晶核形成速率N影响成核的因素假设形成的晶核为球体，则代入上式得不同温度下，r与的关系如图:2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件（A）晶核形成速率N影响成核的因素由图可见，当rrc时，晶核才有可能长大。当r=rc时，晶

5、核可能长大也可能重新溶解。临界晶核半径越小，则越容易析晶结论并不是所有的晶胚都能发展成为晶核临界半径缩小，有助于析晶2、玻璃形成的动力学条件玻璃体形成的条件临界半径rc：对应的晶核称为临界晶核。（A）晶核形成速率N影响成核的因素rc可由求极值求得:得由热力学知其中:L为单位体积熔化潜热Tm为熔点，T为过冷度代入可得2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N影响成核的因素影响临界晶核的半径的因素是T越容易成核过冷度T影响成核的因素结论（影响成核的因素）1.并不是所有的晶胚都能发展成为晶核2.临界晶核与过冷度是相关的，过冷度大，则晶核临界尺寸小，容易形成晶核2、玻璃形成的动力学条件（

6、A）晶核形成速率N影响成核的因素玻璃体形成的条件T越大，即温度越低，对应的rc越小影响临界晶核的半径的因素是T越容易成核过冷度T影响成核的因素结论（影响成核的因素）1.并不是所有的晶胚都能发展成为晶核2.临界晶核与过冷度是相关的，过冷度大，则晶核临界尺寸小，容易形成晶核2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N影响成核的因素玻璃体形成的条件T越大，即温度越低，对应的rc越小理论分析：晶核生成速率N正比于其中称为临界晶核形成功，u为扩散激活能。1.2a2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N过冷度对成核速率的影响玻璃体形成的条件T成核速率N过冷度与晶核形成速率的关系2、玻璃

7、形成的动力学条件（A）晶核形成速率N过冷度对成核速率的影响玻璃体形成的条件关于临界晶核形成功⊿Øc随过冷度的增大而减小，所以，呈现随过冷度增大而增大的趋势。2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N过冷度对成核速率的影响玻璃体形成的条件T成核速率N2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N过冷度对成核速率的影响玻璃体形成的条件T成核速率N2、玻璃形成的动力学条件（A）晶核形成速率N过冷度对成核速率的影响玻璃体形成的条件二者共