《熔体和玻璃S》PPT课件.ppt

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1、3熔体和玻璃体本章重点叙述硅酸盐熔体与玻璃体的结构及其性能。3.1熔体的结构对熔体结构的一般认识气体熔体晶体玻璃强度Isinθλ熔体的结构液体是固体和气体的中间相，液体结构在气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近气化点）时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接近。由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太远的液体，故把熔体的结构看作与晶体接近更有实际意义。关于液体的结构理论液体的近程有序结构理论“核前群”理论聚合物理论熔体聚合物理论（1）什么是聚合物？概念硅酸盐熔体中聚合物浓度（数量）的影响因素（2）聚合物形成的三个阶段①熔融石英的分化过程初期：随O/Si↗，Ob断裂成Onb，使高聚体

2、分化成三维碎片、高聚物、低聚物和单体。（2）聚合物形成的三个阶段②缩聚和变形中期：各类聚合物缩聚并伴随变形。（2）聚合物形成的三个阶段③分化与缩聚的平衡聚离子概念后期：在一定温度和时间下，聚合解聚达到平衡。熔体的结构熔体结构远程无序的实质最终得到的熔体是聚合体的种类、大小、数量随熔体的什么变化熔体的结构特点3.2熔体的性质（1）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―S―dv/dx―η―粘度粘度物理意义是1Pa·s＝1N·s/m2＝10P（泊）1dPa·s（分帕·秒）＝1P（泊）。粘度的倒数称液体流动度。粘度粘度实际上表征流体的内摩擦力，是由流体的结构本质

3、所决定的。聚合程度高的流体往往有较高的粘度。硅酸盐熔体的粘度往往很大。熔体的粘度是材料制造过程中需要控制的一个重要工艺参数。粘度与温度的关系①绝对速度理论△E－质点运动活化能0－常数△E不是常数(只是和温度无关的常数)。不仅与熔体组成有关，还与熔体中聚合程度有关。粘度与温度的关系②自由体积理论液体能够流动必须打开一些蕴藏在液体内部的空隙允许液体分子的运动。目前常用的VFT公式：粘度与组成的关系①O/Si比②一价碱金属氧化物（R2O）通常碱金属氧化物是助熔剂其含量较低与较高时影响不同，这与熔体的结构有关。粘度与组成的关系③二价金属氧化物（RO）Ｒ2+降低粘度④高价金属氧化物一般情

4、况是↗熔体粘度的。B2O3含量不同，对粘度的影响不同（硼反常）；CaF2能使熔体粘度急剧↘。粘度与组成的关系“混合碱效应”加入某一种氧化物所引起熔体粘度的改变，不仅取决于加入的氧化物的本性，而且也取决于熔体本身组成。（2）表面张力（表面能）表面能：J/m2(N/m)。表面张力：N/m在液体中表面张力和表面能在数值上是相同的。影响表面张力因素①表面张力与温度关系②表面张力与熔体组成和结构的关系③氧化物加入对表面张力的影响表面活性物质3.3玻璃体的结构玻璃态是一些物质的一种存在状态，玻璃在性质上的表现，和晶体状态、熔融体状态一样，往往是其微观结构的反映。玻璃体是玻璃态物质的总称，简

5、称玻璃。是由熔体固化而成的。传统的玻璃主要是由硅酸盐矿物、氧化物等经加热、熔融、冷却而形成的一种无定型的故态，是非晶材料的重要一族。玻璃的通性（1）各向同性（2）介稳性介稳状态的概念、从热力学、动力学角度看玻璃（3）熔融态向玻璃态转化的逐渐与可逆性玻璃形成温度Tg及对应的粘度（4）熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性性质随温度变化可分为3类、两个特征温度物质内能与体积随温度的变化过冷液体玻璃快冷慢冷晶体abcdefhTg1Tg2TMTV、Q玻璃的结构玻璃的结构是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度以及它们彼此间的结合状态。玻璃结构具有远程无序的特点，影响其结构

6、的因素众多，至今尚未提出一个统一完善的玻璃结构理论。目前主要的学说有2种。（1）晶子假说苏联学者列别捷夫1921年提出实验依据：折射率-温度曲线X射线散射强度曲线基本要点：硅酸盐玻璃是由不连续的原子集合体，即无数“晶子”组成的。硅酸盐玻璃折射率随温度变化曲线200400300100500100200-200-100Δn×105T(℃)27Na2O·73SiO2玻璃的X射线散射强度曲线1501005001501005002502001501005000.10.20.30.40.51－未加热；2－在618℃保温1小时3－在800℃保温10分钟和670℃保温20小时sinθλ晶子假说

7、的要点“晶子”的化学性质和数量取决于“晶子”是微观多相体“晶子”不同于一般微晶，质点排列特征从“微晶”部分到无定形部分的过渡情况成功之处：揭开了玻璃微不均匀及近程有序这一结构特征。（2）无规则网络假说德国学者扎哈里阿森1932年提出基本要点：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，是由三维空间网络构成。玻璃的网络与晶体的网络不同，玻璃的网络是不规则的、非周期性的，因此玻璃的内能比晶体的内能要大。无规则网络假说的要点玻璃与晶体网络的结构单元（离子多面体）是相同的，不同之处在于排列的周期性。此学说着重说