玻璃与粉末多晶(一).ppt

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1、第二章玻璃与粉末多晶第一节玻璃固态晶体自然界中物质的聚集状态非晶体液态气态晶体是内部质点在三维空间做周期性重复排列的固体，或具有格子构造的固体。非晶体内部质点排列远程无序，近程有序。常见的非晶体主要有:玻璃、沥青、松香、橡胶等。从能量角度看，在固体中：●晶体能量最低●玻璃能量较高晶体玻璃熔体Sin/能量一、熔体结构理论1、近程有序理论（1924年Freukel提出）每个中心质点周围有一定数量的做类似于晶体有规则排列的其它质点，但离开中心质点稍远(10—20Å)这种规律就逐渐破坏和消失。2、核前群理论这种理论认为液体有规律的排列不仅限于

2、中心质点和周围临近质点之间，而是还有延续。从而形成了核前群，核前群内质点排列与晶体相似，群外质点排列规律性较差，甚至无规律。§2.1.1熔体3、聚合物理论①聚合物的形成在硅酸盐的[SiO4]中，Si-O键很强，离子键和共价键各占50%；而熔体中的R-O键（R指碱土金属离子或碱金属离子）相对较弱，所以Si4+可以夺取R-O键中的O2-。Na2ONaNaNaNa+2Na2O+HHNaHNa2O在熔融石英中，若加入Na2O，会使O/Si↑，桥氧↓，非桥氧↑,即桥氧断裂，石英发生分化，分化出单体、二聚体、三聚体……还有未分化的三维晶格碎片。分化成

3、的低聚体又会发生缩聚、变形。例如：[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6(Si3O10)Na8+Na2O一定时间后，在一定温度下，分化缩聚达到平衡。经过上述三个阶段，熔体形成不同聚合程度的聚合体共存，还有三维晶格碎片和游离碱的远程无序、近程有序结构。②影响熔体中聚合物种类与数量的因素☆温度的影响:：温度上升，低聚物浓度上升，高聚物浓度下降。☆组成的影响：O/Si增大，非桥氧增多，低聚物增多。各种聚合物的数量(浓度)是可以定量计算出来的。根据Masson法对Na2O﹒SiO2熔体进行聚合物浓度计算后，可以画出的聚合物结构模型表3－2硅酸

4、盐聚合结构二熔体性质1、粘度液体在流动时层与层之间具有内摩擦力（或者说一层液体要受到另一层的牵制），这个力的大小与两液层接触面积S大小成正比，还与垂直于流动方向的速度梯度成正比。粘度:在单位面积和单位速度梯度下,两液层间的内摩擦力。单位(Pa·S)，以前用“泊”或者＂厘泊＂。１Pa·S=1N·S/m2,1Pa·S=10泊,1泊=100厘泊。流动度:粘度的倒数.粘度愈小，流动度愈大。φ＝１／η（1）影响熔体粘度的主要因素①温度η硅酸盐熔体随温度升高而粘度下降T②组成ⅰ碱金属氧化物的加入会使硅酸盐熔体O/Si的比值上升，粘度下降。当O/Si低

5、时，K2O>Na2O>Li2O（半径小降低粘度作用大）当O/Si高时，K2OBa2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+>Mg2+ⅲAl2O3和B203对熔体粘度的影响Al2O3/R2O1，Al2O3作为网络变性体Al2O3/R2O1，Al2O3代替SiO2起“补网”作用，粘度提高。B203的加入，开始使粘度升高，硼含量继续增加，结构网变得疏松，粘度下降。ⅳSiO2和ZrO2的影响SiO2和ZrO2都起“补网”作用，使粘度

6、提高。混合碱效应：熔体中同时引入一种以上的Ｒ2O或RO时，粘度比等量的一种Ｒ2Ｏ或RO高，称为“混合碱效应”，这可能和离子的半径、配位等结晶化学条件不同而相互制约有关。2.表面张力、表面能表面张力：扩张表面单位长度所需要的力。（单位N/m）表面能：将表面增大一个单位面积所做的功。（单位J/m2）液体的表面能和表面张力在数值上是相等的。硅酸盐熔体的表面张力比一般液体高，220～380mN/m。B2O3熔体的表面张力很小，900℃时只有80mN/m。熔体的表面张力对玻璃的熔制以及加工工序有重要作用。在硅酸盐材料中熔体表面张力的大小会影响液、固

7、表面润湿程度和影响陶瓷材料坯、釉结合程度。影响熔体表面张力的因素：（1）化合物添加剂的影响K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、Cr2O3等会使表面张力下降；Al2O3、CaO、MgO、SiO2等提高表面张力。（2）体系内原子的化学键型的影响具有金属键的熔体的表面张力共价键离子键分子键。（3）温度的影响大多数硅酸盐熔体的表面张力都是随温度升高而降低。一般温度每升高100℃时，表面张力减少1%。狭义玻璃指的是由无机物熔体，冷却而获得的非晶态固体。广义玻璃是指必表现出玻璃转变现象（Tg）的非晶态固体。§2.1.2玻璃结构Tg：玻璃形成温

8、度（脆性温度）熔体开始固化的温度，是一个随冷却速度而变化的温度范围。Tg温度对应的粘度约为1012～1013dPa﹒s左右。Tf：玻璃软化温度，玻璃开始出现液体状态典型性质的温度。Tf温度对应