chap1玻璃及其結(jié)構(gòu)(參考版)
2025-05-18 21:49本頁(yè)面
【正文】 第二類性質(zhì)和玻璃成分間的關(guān)系可以 根據(jù)加和法則 進(jìn)行計(jì)算。79SiO2玻璃的 混合堿效應(yīng) 穩(wěn)定性 Na2O 21 18 15 12 9 6 3 0 K2O 0 3 6 9 12 15 18 21 8 7 6 5 4 3 2 1 0 3. 玻璃成分、結(jié)構(gòu)、性能之間關(guān)系 玻璃性質(zhì)分成兩大類： 第一類性質(zhì)在成分和性質(zhì)間不是簡(jiǎn)單的加和關(guān)系，而可以 用離子遷移過(guò)程中克服勢(shì)壘的能量 來(lái)標(biāo)志這些性質(zhì)。(84－ x)SiO2系玻璃在水中的溶解度 0 4 8 12 16 20 24 28 32 10 5 x 水溶解度％ xNa2O Gladstone—Dale公式 對(duì)溫度的微分形式表示為 RVn M23)1( ??RNadMn 232)1( ??? ?tRdtdRtn????????玻璃中不同陽(yáng)離子與玻璃折射率的關(guān)系曲線 光學(xué)玻璃在退火范圍保持（ 620℃ ）時(shí) 折射率隨時(shí)間的變化曲線 1－淬火樣品； 2－退火樣品 2 0 10 20 30 40 50 0 1 2 3 折射率Δn 保溫時(shí)間 1 色 散 折射率隨波長(zhǎng)的改變稱為色散 玻璃折射率與光波波長(zhǎng)的關(guān)系 A－ 短波； B－ 長(zhǎng)被 玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 玻璃抵抗表面變質(zhì)或破壞的能力稱為玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 水對(duì)硅酸鹽玻璃的侵蝕，是通過(guò)玻璃中的堿離子與水溶液中的氫離子的交換： ≡ Si－ O－ Na + H+ ? ≡ Si－ OH + Na+ 堿對(duì)硅酸鹽玻璃的侵蝕，是通過(guò) OH－ 離子破壞硅氧骨架，使 Si－ O－ Si鍵斷裂： ≡Si－ O－ Si≡ + OH— ? ≡Si － OH + － O－ Si≡ 16Na2O 折射率 玻璃折射率是由于光通過(guò)玻璃時(shí)，光波引起玻璃內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)的極化變形，而使得光波在玻璃中傳播方向速度的改變。 玻璃的電學(xué)性質(zhì) 玻璃的電學(xué)性質(zhì)主要是電導(dǎo)、介電性和半導(dǎo)性 電導(dǎo)率 玻璃的電導(dǎo)率和離子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)，其數(shù)值大小決定于單位體積中的離子個(gè)數(shù) n、 離子電荷數(shù) q和離子的遷移率 μ ， n = nqμ 玻璃的電阻率與溫度的關(guān)系 中和效應(yīng) 玻璃的光學(xué)性質(zhì) 光吸收 光入射到玻璃上時(shí)，玻璃中的各組分以不同方式吸收紫外光、可見(jiàn)光、近紅外光和紅外光能量，轉(zhuǎn)移至高能態(tài)。其大小用試樣在保持不破壞條件下所能經(jīng)受的最大溫度差來(lái)表示。單位 J/g?℃ 室溫下，玻璃的比熱介于 J/g?℃ 導(dǎo) 熱 物質(zhì)靠質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)把熱能傳遞到較低溫度方面的能力稱為導(dǎo)熱性，導(dǎo)熱系數(shù)表示。主要取決于陽(yáng)離子和氧離子之間的吸引力。 玻璃的熱學(xué)性質(zhì) 玻璃的熱學(xué)性質(zhì)包括熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性系數(shù)、比熱、熱穩(wěn)定性等。 脆 性 玻璃的最大弱點(diǎn)是脆性大，在外力作用下無(wú)顯著塑性形變并易于發(fā)生破裂。 影響玻璃強(qiáng)度的主要因素有玻璃組成 、 溫度 、玻璃的 表面狀態(tài) 、 內(nèi)應(yīng)力 、 缺陷 、 熱處理 等 硬 度 硬度是表示物體抵抗其它物體侵入的能力。 210?????????rETth? 通常， σr?σth 低 23個(gè)數(shù)量級(jí) Griffith認(rèn)為，是由于玻璃中的微裂紋引起應(yīng)力集中，使之在低得多的作用力下斷裂。 機(jī)械強(qiáng)度 玻璃的強(qiáng)度一般用耐壓、抗折、抗張、抗沖擊強(qiáng)度 來(lái)表征。 玻璃的彈性一般可以用 彈性模量 E來(lái)表征，其值與玻璃的組成、溫度和熱處理有關(guān)。它主要取決于構(gòu)成玻璃的原子的質(zhì)量，也與原子堆積的緊密程度及其配位數(shù)有關(guān)，是表示玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)標(biāo)志。SiO2＞ σCs2OSiO2＞ σNa2O 堿金屬離子 一價(jià)金屬陽(yáng)離子以斷網(wǎng)為主，它的加入能使復(fù)合陰離子團(tuán)離解，由于復(fù)合陽(yáng)離子團(tuán)的 r減小使 e/r的值增大，相互間作用力增加，表面張力增大?？偟恼f(shuō)來(lái)，熔體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力愈大，則表面張力也愈大。 在高溫及低溫區(qū)，表面張力均隨溫度的增加而減小，二者幾乎成直線關(guān)系，即： σ ＝ σ0（ 1－ bT） 式中 : b —與成分有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)； σ0 —一定條件下開(kāi)始的表面張力值； T —溫度變動(dòng)值。 玻璃表面張力對(duì)成形也有重要作用 ， 近代浮法玻璃生產(chǎn)原理就是基于玻璃的表面張力作用 。 玻璃中條紋的消失和均勻性的改進(jìn)與表面張力有關(guān) 。 表面張力 通常將熔體與另一相接觸的相分界面上 （ 一般另一相指空氣 ） 在恒溫 、 恒容條件下增加一個(gè)單位新表面積時(shí)所作的功 ， 稱為比表面能 ， 簡(jiǎn)稱表面能 ， 單位為 J/m2， 或 N/m。 6）離子極化的影響 離子間的相互極化對(duì)粘度也有重要影響。 xB2O3 二價(jià)陽(yáng)離子對(duì)硅酸鹽熔體粘度的影響 Si Mg Zn Ca Sr Ba Pb Ni Ca Mn Cu Cd 20 40 60 80 100 0 η（P） 離子半徑（ A） 4）高價(jià)金屬氧化物 一般說(shuō)來(lái)，在熔體中引入 SiO Al2OZrO ThO2等氧化物時(shí)，因這些陽(yáng)離子電荷多，離子半徑又小，作用力大，總是傾向于形成更為復(fù)雜巨大的復(fù)合陰離子團(tuán)，使粘滯活化能變大，從而導(dǎo)致熔體粘度增高。 3）二價(jià)金屬氧化物 二價(jià)堿土金屬氧化物對(duì)粘度影響： 一方面和堿金屬離子一樣，能使硅氧負(fù)離子
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