第3章熔体与玻璃体ppt课件.ppt

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1、第三章熔体与玻璃体掌握熔体和玻璃体结构的基本理论、性质及转化时的物理化学条件.用基本理论分析熔体和玻璃体的结构与性质。掌握“结构---组成----性能”之间的关系。本章要求1、问题的引出：晶体（理想）的特点——晶体（实际）的特点——整体有序【举例】熔体与玻璃体的特点—？2、从能量角度分析：热力学近程有序远程无序ΔGaΔGv熔体晶体能量从热力学角度分析熔体与晶体气相冷凝获得的无定形物质表面内部位能从能量曲线分析熔体和玻璃熔体玻璃真实晶体理想晶体原因熔体是玻璃制造的中间产物瓷釉在高温状态下是熔体状态耐火材料的耐火度与熔体含量有直接关系瓷胎中40%—60%是玻璃状态（高

2、温下是熔体态）3、为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）3.1熔体的结构3.2熔体的性质3.3玻璃的形成3.4玻璃的结构本章内容§3-1熔体结构——聚合物理论（一）XRD结果（三）硅酸盐熔体结构模型（二）硅酸盐熔体的形成基本内容（四）熔体分相气体、熔体、玻璃体和晶体的XRD图（一）X—RAD分析:气体熔体晶体玻璃强度I2θ（一）XRD结果:结论①熔体和玻璃的结构相似②结构中存在着近程有序区1.熔体化学键分析。最基本的离子是Si,O和碱或碱土金属离子。2.Na2O—SiO2熔体聚合物的形成过程3.熔体中多种聚合物的数量与熔体组成及温度的关系。Si－O键键性的分析R－

3、O键的作用（二）硅酸盐熔体形成O/Si比升高，[SiO4]之间连接方式可以从石英的架状——层状——链状——岛状（用聚合物描述）。熔体形成过程以Na2O—SiO2熔体为例。(1)石英的分化一切硅氧聚合物来源于Na2O和SiO2的相互作用不考虑固相反应、低共熔、扩散等现象。只考虑Na2O怎样“攻击”、“蚕食”石英颗粒从而产生聚合物。聚合物的分布决定熔体结构。前提熔体中R－O键的键性以离子键为主。当R2O、RO引入硅酸盐熔体中时，Si4+能把R－O上的氧离子吸引到自己周围，使Si－O键的键强、键长、键角发生改变，最终使桥氧断裂。R－O键的作用：石英颗粒表面有断键，并与空

4、气中水汽作用生成Si－OH键，与Na2O相遇时发生离子交换：SiONaOO122Si－OHSi－O－Na1处的化学键加强！2处的化学键减弱！Na2O“进攻”弱点——石英骨架“分化”——形成聚合物。Na+的攻击－诱导效应结果分化过程示意图：结果三维晶格碎片各种低聚物各种高聚物取决于温度、组成、(2)缩聚反应：[SiO4]Na4+[SiO4]Na4——[Si2O7]Na6+Na2O[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6——[Si3O10]Na8+Na2O[SiO4]Na4+[SinO3N+1]Na（2n+2）——-——[Sin+1O3n+4]Na（2n+4）+Na2

5、O各种低聚物相互作用形成高聚物-----(3)熔体中的可逆平衡：结果：使熔体中有多种多样的聚合物(1)当熔体组成不变时，随温度升高，低聚物数量增加；否则反之。3、熔体中多种聚合物的数量与熔体组成及温度的关系1100120013001400(℃)聚合物浓度(%)6050403020100(SiO3)4Si3O10Si2O7(SiO2)nSiO4某硼硅酸盐熔体中聚合物分布随温度的变化(2)当温度不变时，熔体组成的O/Si比(R)高，则表示碱性氧化物含量较高，分化作用增强，低聚物也增多。把硅酸盐熔体的形成大致分为三个阶段：初期：主要是石英颗粒的分化；中期：缩聚反应；后期

6、：在一定温度(高温)和一定时间(足够长)下达到聚合解聚平衡。总结最终熔体组成是：不同聚合程度的各种聚合体的混合物。即低聚物、高聚物、游离碱、吸附物。聚合体的种类、大小和数量随熔体组成和温度而变化。（三）硅酸盐熔体结构模型白尔泰等对偏硅酸钠熔体进行聚合物分布数量的计算，得出熔体是近程有序，远程无序的特点。（四）熔体分相定义：硅酸盐熔体由两种或者两种以上不混溶液相组成。成因：熔体中某些极化力大的正离子（R)与氧离子形成较强的R-O键，使氧离子不易与硅离子结合，则在熔体中形成独立的R-O离子聚合体。熔体组成：含少量Si的富R-O相含少量R的复Si－O相熔体分相影响因素

7、：Z/r大，易分相§3-2熔体的性质（一）粘度（三）粘度与组成的关系（二）粘度与温度的关系基本内容（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（3－5）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。物理意义：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＝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）粘度一温

8、度关系（1