熔体和玻璃1.ppt

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1、第四章熔体和玻璃体4-1熔体结构-聚合物理论4-2熔体的性质4-3玻璃通性4-4玻璃的形成4-5玻璃的结构4-6常见玻璃类型一、聚合物的形成硅酸盐熔体中Si-O中Si4+电荷高，半径小，强烈形成硅氧四面体即：Si-O键有高键能，方向性及低配位等特点。在熔体中加入R-O（R为碱及碱土金属氧化物）即：R-O为离子键弱于Si-O则：离子结合晶体：质点在三维空间有规则排列近程远程均有序。非晶体：近程有序但远程无序，如：玻璃、熔体、树脂、橡胶4-1熔体结构-聚合物理论熔体中是这种结果导致桥氧断裂且Si-O键键强

2、，键长，键角——变化桥氧：与二个硅相连的氧非桥氧：与一个硅相连的氧为架状，若加入则—大，随加入O/Si=2:1→4:1则—架状—层状—带状—键状—环状—孤岛状（此时桥氧全部断裂）若进一步作用则分化继续下去，且生成新的分立的低聚物。分化后生成代低聚物双相互发生作用，形成级次较高的聚合物，且释放此为：缩聚：以及不同聚合程度负离子团同时存在。熔体结构实质：多种聚合物同时存在并存而不是一种独存造成熔体远程无序结构。A：温度影响：影响各级聚合物数量B：组成影响：聚合物种类数量R高—碱性氧化物多非桥氧分化作用增加

3、——低聚物增多结论：聚合物形成的向个阶段初期：石英颗料分化，形成低聚物中期：缩聚（低聚物聚合）且伴随变形后期：一定时间及温度下聚合解聚达平衡最后产物：低聚物、高聚物三维碎及吸附物游离碱。最终产物即：不同聚合程度的各种聚合的混合物影响因素：组成及温度。二、聚合物浓度计算法有机离子分子理论定量计算无机氧化熔体各种聚合物分布符号：M——两价金属离子——硅氧聚合离子团n——1～的整数（含硅数）硅酸盐熔体聚合反应通式为：A3比A2高一级的聚合物缩聚反应平衡常数K1n为：又由于K1n随n增大成为整数K1n=K11

4、且用a代替摩尔分数N，a活度。当熔传达到平衡r=常数即：熔体中任何两个级次相邻的聚合物浓度之比约：可表达任一级聚合体活度,可计算如下:实际中：系统中组成已知，总摩你分数已知可以计算测定。采用1+2m为分母与实测曲线相一致当已知时，可由上4-15计算一、粘度粘度是影响硅酸盐材料烧结速度的得要因素，降低粘度对促进烧结有利，但粘度过低又增加了坯体变形能力，粘度是材料制造过程中一个重要工艺参数。4-2熔体的性质流体流动产生粘滞阻力1、绝对速度理论略2、自由体积理论略3、过剩理论略4、温度影响因素温度升高，熔体

5、粘度下降温度高时，低聚物居多数，而温度低时高聚物明显增多，聚合物分布变化导致活化能改变。5、组成影响因素硅酸盐熔体，粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低，变化原因为粘度大小取决于硅氧因面体网络连接程度。加入Li2O，Na2O，K2O和BaO，PbO等随加入量增加，粘度显著下降。反之，加入Al2O3，SiO2，ZrO2加入这些物质以后起连接网络作用，所以决定熔体粘度大小最主要因素为硅氧四面体网络连接程度。6、R2O用RO影响因素（一）碱金属（）熔体中，本身含量对粘度影响也不同（二）碱土金属二价阳离子影响（

6、RO）粘度主要影响因素为离子半径18电子层离子比8电子层离子：降低粘度更多。顺序为：粘度小→大半径大的离子易极化，极化变形使Si-O键削弱则降低粘度。特殊氧化物B2O3影响B2O3最初加入，硼处于三度空间连接的硼氧四面体，BO4中结构网络紧密，粘度上升，B2O3含量增加，硼开始处于三体中，结构网变松，粘度下降。二、表面张力——表面能定义：表面能——表面增大一个单位面积所需要作功以表示例如沿着表面垂直于表面内一条线，也就增加液体表面作功，即此力为抵消表面单位长度上的收缩表面功即为表面张力。在液体中表面能

7、与表面张力大小，单位均相同，可互相取代。硅酸盐熔体比一般液体表面张力大，其大小影响液体表面润湿程度和陶瓷坯釉结合程度，表面张力随组成而变化。（1）各种氧化物对表面张力影响不同，如：（2）化学键型的影响表面张力大小小顺序:金属键＞共价键＞离子键＞分子键硅酸盐熔体介于其介与离子健之间（3）温度影响温度升高，一般表面张力降低玻璃是由熔体过冷却形成的，为无机非晶态固体中最主要一族。一般有：较高硬度，较大脆性，一定透明度，具有物理通性（四个物理通性）一、各向同性玻璃内部任何方向性质均是相同的，与液体类似与晶体相

8、反，与统计结果吻合，如折射率、导电性、热膨胀系数等。二、介稳性玻璃体是一种介稳态，即在低温下保留了高温时的结构而不变化，包含有过剩内能，有析晶可能。热力学观点：玻璃为高能量状态必然自低能量状态较变，即析晶。功能学观点：市温下玻璃粘度大，较变为晶态速率十分小，相对稳定4-3玻璃通性三、由熔融态向玻璃态转变的过程是可逆渐变的A结晶过程温度降至TM时，出现新相，内能与体积下降，粘度则上升。B玻璃化过程折线ABKM，ABKFE所示温度降至K、F点对应温度：在此温