中南大學粉冶院無機非材料期末復習(編輯修改稿)
2025-06-07 22:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，不規(guī)則程度越顯著。無規(guī)則網(wǎng)絡學說著重說明了玻璃結構的連續(xù)性，無序性和均勻性，而晶子學說則比較強調(diào)玻璃的微觀不均勻性和有序性。 石英玻璃具有哪些結構、性能特點？1. [Si04]是熔融石英和結晶態(tài)石英的基本機構單元 ，2. SiO鍵是極性共價鍵，3. SiO鍵的鍵能非常大，4. [Si04]正負電荷重心重合，不帶極性，5. [Si04]以頂角相連。：石英玻璃粘度大，機械強度高，熱膨脹系數(shù)小，耐熱耐化學穩(wěn)定性好。Na2O SiO2二元系統(tǒng)玻璃：石英玻璃中，加入R2O使氧的比值增加，玻璃中的氧不可能由兩個硅原子所共用，開始出現(xiàn)一個硅原子鍵合的氧原子，即非橋氧，使硅氧網(wǎng)絡發(fā)生斷裂，結果使玻璃結構減弱、疏松，導致玻璃的物理化學性能下降，如粘度、膨脹系數(shù)等。 氧化鈣加入玻璃中一般來說會削弱玻璃的結構，但在鈉硅玻璃中加入氧化鈣反而加強了玻璃的結構，這是為什么？此時形成的Na2OCaO SiO2玻璃系統(tǒng)非常實用，又是為什么？ 在鈉硅酸鹽玻璃中摻入CaO，可使玻璃的結構和性質(zhì)發(fā)生明顯改善。 其原因： Ca2+與Na+的半徑相近，而電荷大一倍，可產(chǎn)生大的場強， Ca2+處于網(wǎng)絡空穴中具有顯著的強化玻璃結構和可限制Na+ 活動的作用，因此具有良好的性能。 玻璃中氧化物分成哪三類？常見的玻璃網(wǎng)絡生成體有哪些（至少三種）？ 由無規(guī)則網(wǎng)絡學說的觀點可分為三大類：網(wǎng)絡生成體氧化物、網(wǎng)絡外體氧化物和中間體氧化物玻璃中加入少量Al2O3的作用？在玻璃中加入少量的Al2O3，可以奪取非橋氧形成「AlO4」，進入硅氧網(wǎng)絡，把斷網(wǎng)連接起來，使玻璃結構趨于緊密，從而降低了玻璃的結晶傾向，抑制分相，Al2O3的加入還可以提高玻璃的化學穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，機械強度等性能，Al2O3還可以減輕玻璃對耐火材料的侵蝕。玻璃生成的熱力學條件：一般來說，同組分的晶體與玻璃的內(nèi)能差別越大，玻璃越容易結晶，越難形成玻璃。如何理解泰曼將玻璃析晶分為晶核生成與晶體生長兩個過程。泰曼認為：玻璃的形成是由于過冷液體中晶核生成最大速度對應的溫度低于晶體生長最大速度對應的溫度所致。即熔體冷卻過程中，首先降到晶體生長最大速率所對應的溫度，這時玻璃中晶核數(shù)量較少，不至于使玻璃析晶，然后再降到晶核生成最大速率所對應的溫度，這時玻璃中有可能產(chǎn)生大量晶核，但此時的溫度低于晶體生長最佳溫度，致使晶核難以長大。晶核生成最大速率與晶體生長最大速率所對應的溫度之間的溫差越大，越易形成玻璃；反之，越易析晶。在均勻成核中，存在一臨界成核半徑，其值越小晶核越易形成，玻璃越易析晶。玻璃成核劑的選擇：一般來說，成核劑和初晶相之間的界面張力越小，晶格常數(shù)越接近，成核就越容易。貴金屬作為玻璃的晶核劑：金屬顆粒一般要達到8~10nm，才能誘導主體玻璃析晶。1 成核劑分成哪三類、原理？常用的成核劑有哪些？ 貴金屬成核劑 高溫時溶解于玻璃液中，當對玻璃熱處理時，它在該析晶溫度溶解度達到過飽和，析出膠體狀晶核。大小為8~10nm。主要有Au、Ag、Cu、Pt。氧化物成核劑?！iO ZrOP2O5等可以溶解于硅酸鹽玻璃，由于配位數(shù)較高，陽離子場強較大，容易在玻璃熱處理過程中，導致分相、結晶。. 氟化物成核原理：氟化物加入導致硅氧鍵斷裂，結構減弱，促使玻璃成核、晶化，產(chǎn)生結晶狀的沉淀物，即氟化物晶核 CaF2 、Na3AlF6 、Na2SiF6 1 什么是玻璃的分相？ 玻璃分相的原因？分相對玻璃性質(zhì)的影響？分相的特點定義：高溫下，均勻的玻璃態(tài)物質(zhì)在冷卻過程中或在一定的溫度下熱處理時，由于內(nèi)部質(zhì)點的遷移，而分成兩種或以上化學組成不同的互不相溶的液相或玻璃相的過程。分成穩(wěn)定分相和亞穩(wěn)分相。玻璃分相的實質(zhì) 結晶化學認為，氧化物溶體的液相分離是由于陽離子對氧離子的爭奪所引起。 在硅酸鹽溶體中，硅離子以硅氧四面體形式，將橋氧離子吸引到自己周圍，而網(wǎng)絡中間體力圖將非橋氧離子吸引到自己周圍，按其自身結構要求進行排列。網(wǎng)絡外體或中間體與硅氧網(wǎng)絡結構上的差別，使場強較大，含量較多的網(wǎng)絡外體離子由于系統(tǒng)自由能較大而不能形成穩(wěn)定均勻的玻璃，而從硅氧網(wǎng)絡中分離出來，使玻璃產(chǎn)生分相。分相對玻璃性質(zhì)的影響？，如粘度、電導、化學穩(wěn)定性等，如密度、折射率、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等。分相的特點：分相是不混溶現(xiàn)象，分相區(qū)一般可從幾個納米至幾百個納米，因而屬于亞微觀結構不均勻性。相同組成的玻璃如熱處理條件不同，可以出現(xiàn)連通結構或球形孤立滴狀結構。1玻璃產(chǎn)生析晶的因素？。 ：原料成分波動、配合料稱量誤差、混料不勻等。1玻璃粘度與組成的關系？玻璃粘度與溫度的關系？影響玻璃機械強度的主要因素？提高玻璃的強度的方法？1)玻璃的化學組成橋氧越多，強度越高：在玻璃結構中，橋氧形成的鍵要比非橋氧形成的鍵強得多。a) 化學組成：玻璃的化學組成是決定玻璃強度的重要因素i. 各氧化物對玻璃抗張強度的作用CaOB2O3BaOAl2O3SiO2PbOK2ONa2O(MgO,Fe2O3)ii. 各氧化物對玻璃抗壓強度的作用Al2O3SiO2(MgO,ZnO)B2O3Fe2O3BaO(CaO,PbO)b) 高電荷陽離子：因較高的場強而比低電荷陽離子與氧離子結合的鍵強得多。2)玻璃的微不均勻性 3)玻璃的宏觀缺陷 4)玻璃的表面微裂紋 5)玻璃使用環(huán)境的活性介質(zhì)6)玻璃的使用溫度7)玻璃中的應力8)玻璃的疲勞現(xiàn)象
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