中南大學(xué)粉冶院無(wú)機(jī)非材料期末復(fù)習(xí)(編輯修改稿)
2025-06-07 22:44 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，不規(guī)則程度越顯著。無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)著重說(shuō)明了玻璃結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，無(wú)序性和均勻性，而晶子學(xué)說(shuō)則比較強(qiáng)調(diào)玻璃的微觀不均勻性和有序性。 石英玻璃具有哪些結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)？1. [Si04]是熔融石英和結(jié)晶態(tài)石英的基本機(jī)構(gòu)單元 ，2. SiO鍵是極性共價(jià)鍵，3. SiO鍵的鍵能非常大，4. [Si04]正負(fù)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(jī)械強(qiáng)度高，熱膨脹系數(shù)小，耐熱耐化學(xué)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(gè)硅原子所共用，開(kāi)始出現(xiàn)一個(gè)硅原子鍵合的氧原子，即非橋氧，使硅氧網(wǎng)絡(luò)發(fā)生斷裂，結(jié)果使玻璃結(jié)構(gòu)減弱、疏松，導(dǎo)致玻璃的物理化學(xué)性能下降，如粘度、膨脹系數(shù)等。 氧化鈣加入玻璃中一般來(lái)說(shuō)會(huì)削弱玻璃的結(jié)構(gòu)，但在鈉硅玻璃中加入氧化鈣反而加強(qiáng)了玻璃的結(jié)構(gòu)，這是為什么？此時(shí)形成的Na2OCaO SiO2玻璃系統(tǒng)非常實(shí)用，又是為什么？ 在鈉硅酸鹽玻璃中摻入CaO，可使玻璃的結(jié)構(gòu)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(chǎng)強(qiáng)， Ca2+處于網(wǎng)絡(luò)空穴中具有顯著的強(qiáng)化玻璃結(jié)構(gòu)和可限制Na+ 活動(dòng)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(jiàn)的玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體有哪些（至少三種）？ 由無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)的觀點(diǎn)可分為三大類：網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物、網(wǎng)絡(luò)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?shī)Z取非橋氧形成「AlO4」，進(jìn)入硅氧網(wǎng)絡(luò)，把斷網(wǎng)連接起來(lái)，使玻璃結(jié)構(gòu)趨于緊密，從而降低了玻璃的結(jié)晶傾向，抑制分相，Al2O3的加入還可以提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度等性能，Al2O3還可以減輕玻璃對(duì)耐火材料的侵蝕。玻璃生成的熱力學(xué)條件：一般來(lái)說(shuō)，同組分的晶體與玻璃的內(nèi)能差別越大，玻璃越容易結(jié)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(zhǎng)兩個(gè)過(guò)程。泰曼認(rèn)為：玻璃的形成是由于過(guò)冷液體中晶核生成最大速度對(duì)應(yīng)的溫度低于晶體生長(zhǎng)最大速度對(duì)應(yīng)的溫度所致。即熔體冷卻過(guò)程中，首先降到晶體生長(zhǎng)最大速率所對(duì)應(yīng)的溫度，這時(shí)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(duì)應(yīng)的溫度，這時(shí)玻璃中有可能產(chǎn)生大量晶核，但此時(shí)的溫度低于晶體生長(zhǎng)最佳溫度，致使晶核難以長(zhǎng)大。晶核生成最大速率與晶體生長(zhǎng)最大速率所對(duì)應(yīng)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(lái)說(shuō)，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(dá)到8~10nm，才能誘導(dǎo)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(shí)溶解于玻璃液中，當(dāng)對(duì)玻璃熱處理時(shí)，它在該析晶溫度溶解度達(dá)到過(guò)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(yáng)離子場(chǎng)強(qiáng)較大，容易在玻璃熱處理過(guò)程中，導(dǎo)致分相、結(jié)晶。. 氟化物成核原理：氟化物加入導(dǎo)致硅氧鍵斷裂，結(jié)構(gòu)減弱，促使玻璃成核、晶化，產(chǎn)生結(jié)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(duì)玻璃性質(zhì)的影響？分相的特點(diǎn)定義：高溫下，均勻的玻璃態(tài)物質(zhì)在冷卻過(guò)程中或在一定的溫度下熱處理時(shí)，由于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的遷移，而分成兩種或以上化學(xué)組成不同的互不相溶的液相或玻璃相的過(guò)程。分成穩(wěn)定分相和亞穩(wěn)分相。玻璃分相的實(shí)質(zhì) 結(jié)晶化學(xué)認(rèn)為，氧化物溶體的液相分離是由于陽(yáng)離子對(duì)氧離子的爭(zhēng)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?chē)?，而網(wǎng)絡(luò)中間體力圖將非橋氧離子吸引到自己周?chē)?，按其自身結(jié)構(gòu)要求進(jìn)行排列。網(wǎng)絡(luò)外體或中間體與硅氧網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的差別，使場(chǎng)強(qiáng)較大，含量較多的網(wǎng)絡(luò)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(luò)中分離出來(lái)，使玻璃產(chǎn)生分相。分相對(duì)玻璃性質(zhì)的影響？，如粘度、電導(dǎo)、化學(xué)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(diǎn)：分相是不混溶現(xiàn)象，分相區(qū)一般可從幾個(gè)納米至幾百個(gè)納米，因而屬于亞微觀結(jié)構(gòu)不均勻性。相同組成的玻璃如熱處理?xiàng)l件不同，可以出現(xiàn)連通結(jié)構(gòu)或球形孤立滴狀結(jié)構(gòu)。1玻璃產(chǎn)生析晶的因素？。 ：原料成分波動(dòng)、配合料稱量誤差、混料不勻等。1玻璃粘度與組成的關(guān)系？玻璃粘度與溫度的關(guān)系？影響玻璃機(jī)械強(qiáng)度的主要因素？提高玻璃的強(qiáng)度的方法？1)玻璃的化學(xué)組成橋氧越多，強(qiáng)度越高：在玻璃結(jié)構(gòu)中，橋氧形成的鍵要比非橋氧形成的鍵強(qiáng)得多。a) 化學(xué)組成：玻璃的化學(xué)組成是決定玻璃強(qiáng)度的重要因素i. 各氧化物對(duì)玻璃抗張強(qiáng)度的作用CaOB2O3BaOAl2O3SiO2PbOK2ONa2O(MgO,Fe2O3)ii. 各氧化物對(duì)玻璃抗壓強(qiáng)度的作用Al2O3SiO2(MgO,ZnO)B2O3Fe2O3BaO(CaO,PbO)b) 高電荷陽(yáng)離子：因較高的場(chǎng)強(qiáng)而比低電荷陽(yáng)離子與氧離子結(jié)合的鍵強(qiáng)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(yīng)力8)玻璃的疲勞現(xiàn)象
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