第三章 非晶体结构.ppt

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1、第三章非晶体结构第三章非晶体结构晶体：质点在三维空间做有规则的排列，即远程有序。非晶体：质点在三维空间排列没有规律性，即远程无序。（不排除局部区域可能存在规则排列，即近程有序。）固体非晶体结构的分类：1.玻璃体：该结构大部分为金属或非金属物质，经高温熔融后快速冷却，使质点排列无序而得到的，若熔融后缓慢冷却可得到其晶体结构。2.聚合物：这种物质分子链很长，在液体中无法经过链段扩散过程形成规律排列的晶体结构，而保持其无规线团或缠绕状的非晶体结构，但在分子内部的部分链段上又可规律排列。3.凝胶体：胶体中分散粒子较多。（当经脱水凝聚后，粒子已不

2、能进行布朗自由运动而互相搭接形成空间网状结构的称为凝胶），凝胶中的液体部分继续蒸发固化就成为固态凝胶，又称干凝胶。其质点间排列无序，以范德华力联结，如硅胶。C-S-H凝胶。4.气相沉积的非晶态薄膜：某物质经过气相反应在另一材料表面形成一薄沉积层，该沉积层亦为无规则的非晶态结构。这种非晶态薄膜通常用于提高材料的硬度、耐蚀性等。5.1非晶体材料的形成原因及特点玻璃：玻璃没有严格的定义，一般将其称为非晶态物质或无定形物质，是将原料加热熔融（称为熔体），然后快速冷却（过冷却）而形成玻璃态，其结构与熔体特征密切相关。熔体：特指加热到较高温度才能液

3、化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。熔体与液体的区别：无机玻璃分类：按用途：日用玻璃、建筑玻璃、化学仪器玻璃、光学玻璃、其他特种玻璃。按组成：硅酸盐玻璃（[SiO4]）、硼酸盐玻璃（[BO3]）、铅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、锗酸盐玻璃。玻璃的外观特征：高硬脆性大对可见光透明断面呈贝壳状或蜡状熔体的性质一、粘度：二、表面张力粘度在无机材料生产工艺上很重要，玻璃生产的各个阶段，从熔制、澄清、均化、成型、加工，直到退火的每一工序都与粘度密切相关，如熔制玻璃时，粘度小，熔体内气泡容易逸出，在玻璃成型和退火时粘度起控制作用，玻璃制品的加工范围和加工

4、方法的选择取决于熔体粘度及其随温度变化的速率；粘度也是影响水泥、陶瓷、耐火材料烧成速率快慢的重要因素，降低粘度对促进烧结有利，但粘度过低又增加了坯体变形的能力；在瓷釉中如果熔体粘度控制不当就会形成流釉等缺陷。一、粘度粘度是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。当液体流动时：F＝ηSdv/dx（3－1）式中F―两层液体间的内摩擦力；S―两层液体间的接触面积；dv/dx―垂直流动方向的速度梯度；η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。因此，粘度物理意义是指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是Pa·s（帕·秒）。1Pa·s＝

5、1N·s/m2＝10dyne·s／cm2＝10P（泊）或1dPa·s（分帕·秒）＝1P（泊）。粘度的倒数称液体流动度ф，即ф=1/η。二、影响熔体粘度的主要因素1.温度硅酸盐熔体在不同温度下的粘度相差很大，可以从10－2变化至1015Pa·s；组成不同的熔体在同一温度下的粘度也有很大差别。在硅酸盐熔体结构中，有聚合程度不同的多种聚合物交织而成的网络，使得质点之间的移动很困难，因此硅酸盐熔体的粘度比一般液体高得多。硅酸盐熔体粘度随温度连续变化，随着温度的升高，熔体粘度降低。金属盐熔体有一个熔点Te，当温度达到Te时，由晶体变为熔体。几种熔

6、体的粘度粘度的测定：硅酸盐熔体的粘度相差很大，从10－2～1015Pa·s，因此不同范围的粘度用不同方法测定．107～1015Pa·s：拉丝法。根据玻璃丝受力作用的伸长速度来确定。10～107Pa·s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内转动，悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭转角的大小确定粘度。100.5～1.3×105Pa·s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测定铂球在熔体中下落速度求出。小于10－2Pa·s：振荡阻滞法。利用铂摆在熔体中振荡时，振幅受阻滞逐渐衰减的原理测定。1．粘度一温度关系（1）弗仑格尔公式ф＝A1ｅ－

7、△u/kTη＝1/ф＝A2ｅ△u/kTlogη＝A＋B/T（3－2）式中：ф--流动度；△u--质点粘滞活化能；k--波尔兹曼常数；T--绝对温标；A1、A2、A、B－－与温度无关而与熔体组成有关的常数。但这个公式假定粘滞活化能只是和温度无关的常数，所以只能应用于简单的不缔合的液体或在一定温度范围内缔合度不变的液体。对于硅酸盐熔体在较大温度范围时，斜率会发生变化，因而在较大温度范围内以上公式不适用。（2）VFT公式（Vogel－Fulcher－Tammann公式）式中A、B、T0――均是与熔体组成有关的常数。3）特征温度某些熔体的粘度－

8、温度曲线a.应变点:粘度相当于４×1013Pa·s的温度，在该温度，粘性流动事实上不复存在，玻璃在该温度退火时不能除去其应力。b.退火点（Tg）:粘度相当于1012Pa·s的温度，是消除玻璃中应力的上限温度