第一章玻璃的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(編輯修改稿)
2024-11-22 12:58 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 mol% 的變化 。 Na2O% α Ob Tg 硼反常 使性質(zhì)－ 組成變化曲線上出現(xiàn)極大值或極小值，其 實質(zhì)是硼氧配位體中四面體與三角體相對含量變化所產(chǎn)生的 ， CN＝ 4的 B原子數(shù)目不能超過由玻璃組成所決定的某一限度。 結(jié)論 硼硅酸鹽玻璃的實際用途 —— (1) 在氧化硼玻璃中引入輕元素氧化物 (BeO、Li2O)可使快中子減慢，若引入 CdO和其它稀土元素氧化物能使中子吸收能力劇增。在核工業(yè)中有重要用途。 (2) 硼酐對于堿金屬 (Na、 Cs)蒸汽穩(wěn)定，所以含 Na和 Cs的放電燈外殼用含 20～ 55wt％B2O3的玻璃制造。放電燈內(nèi)表面還可覆蓋一層含 87wt％ 的 B2O3玻璃。 (3) 特種硼酸鹽玻璃的另一特性是 x射線透過率高，以 B2O3為基礎(chǔ)配方再加輕元素氧化物 (BeO、 Li2O、 MgO、 Al2O3)所制得的玻璃，是制造 x射線管小窗的最適宜材料。 (4) 硼酸鹽玻璃電絕緣性能好，而且易熔，常作為玻璃焊劑或粘結(jié)劑。 (5)含硼的稀土金屬玻璃在光學方面也有重要應(yīng)用 。 四、 陽離子的分類及在玻璃中的作用 ★ 網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物 形成玻璃網(wǎng)格結(jié)構(gòu) ★ 網(wǎng)絡(luò)外體氧化物 氧化物不能單獨形成玻璃。不參加網(wǎng) 絡(luò)。只在網(wǎng)外 空隙中平衡電荷，提供多余的氧 Na2O CaO 等 ★ 中間體氧化物 部分的參加網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) BeO MgO ZnO Al2O3 陽離子的作用 2：各種氧化物在玻璃中的作用 ① 堿金屬氧化物 解聚后鍵斷裂 →非橋氧 →結(jié)構(gòu)疏松 →有助于提高助熔 ② 二價金屬氧化物 CaO:降低黏度，含量過多會使玻璃脆性增大 MgO：降低析晶能力 BaO：提高玻璃折射率，色散，防輻射特性 ZnO：適當提高玻璃的耐堿性 PbO：提高硅酸鹽熔體中的助熔性 ③ 其它金屬氧化物 Al2O3:對玻璃的電化學性能的有不良影響 B2O3：良好助熔性，降低玻璃黏度 La2O3:提高玻璃化學穩(wěn)定性，降低熱膨脹作用。 第二節(jié) 玻璃的生成規(guī)律及相變 目前，制備玻璃態(tài)物質(zhì)的方法很多：氣相沉積法，液相沉積法，電沉積法。真空蒸發(fā)法及溶膠 凝膠法，熔體冷卻法（常用） 一、影響玻璃生成的因素 形成玻璃的熱力學條件 △ G=△ HT△ S 高溫時 –T△ S 主導作用 低溫時 △ H 主導作用 能量越低，越穩(wěn)定 （△ G越小，狀態(tài)越穩(wěn)定） 玻璃態(tài)：內(nèi)能越高，處于亞穩(wěn)態(tài)，（介穩(wěn)態(tài)） 玻璃態(tài)物質(zhì)的特性 結(jié)晶態(tài)：內(nèi)能越低，處于穩(wěn)定態(tài) 所以，玻璃態(tài)向結(jié)晶態(tài)轉(zhuǎn)變 玻璃 晶體 ΔGa ΔGv ΔGv越大析晶動力越大，越不容易形成玻璃。 ΔGv越小析晶動力越小，越容易形成玻璃。 SiO2 ΔGv=。 PbSiO4 ΔGv= Na2SiO3 ΔGv= ?；芰Γ? SiO2 PbSiO4 Na2SiO3 眾多科學家從： d、 α、 ΔH、 ΔS等熱力學數(shù)據(jù)研究玻璃形成規(guī)律，結(jié)果都是失敗的！熱力學是研究反應(yīng)、平衡的好工具，但不能對玻璃形成做出重要貢獻！ 形成玻璃的動力學條件 Tamman觀點 ： 影響析晶因素 :成核速率 Iv和晶體生長速率 u －－需要適當?shù)?過冷度： ?過冷度增大， 熔體粘度 增加，使質(zhì)點移動困難，難于從熔體中擴散到晶核表面，不利于晶核長大； ?過冷度增大，熔 體質(zhì)點動能 降低，有利于質(zhì)點相互吸引而聚結(jié)和吸附在晶核表面，有利于成核。 過冷度與成核速率 Iv和晶體生長速率 u必有一個 極值 。 Iv= P * D 其中： P－－臨界核坯的生長速率 D－－相鄰原子的躍遷速率 D P Iv ?T 速率 一方面： ?T 粘度 質(zhì)點運動困難，難于擴散到晶核表面，不利于成核和長大。 另一方面： ?T 質(zhì)點動能 質(zhì)點間引力 容易聚集吸附在晶核表面，對成核有利。 結(jié)論 Iv呈極值變化 過冷度 ?T = TM－ T 二、熔體和玻璃體的相變 熔體和玻璃體的成核過程 ① 均勻成核（本征成核，自發(fā)成核） 宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物參與下與相界、結(jié)構(gòu)缺陷等無關(guān)的成核過程。 △ G=4/3π r3△ Gv + 4π r2S 過冷態(tài)時，由熱運動引起組成和結(jié)構(gòu)上的起狀，一部分變成晶相，新相生成時，使 I項減小，但新界面的形成使 Ⅱ 項增大。當新相的尺寸太小時，△ G呈 ↑ ,當新相的尺寸 r 達到一定時，△ G則 ↓ ,則新相可
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