chap1玻璃及其結(jié)構(gòu)-在線瀏覽
2025-07-17 21:49本頁面
【正文】 熔 體 1600℃ 1670℃ 熔 體 α石英 β方石英 γ鱗石英 β石英 α方石英 α鱗石英 β鱗石英 573℃ 870℃ 1470℃ 117℃ 163℃ 150℃ 熔 體 1713℃ 石英玻璃 SiO2多晶轉(zhuǎn)變示意圖 圖 19 方石英、硅膠和石英玻璃的 X－ 射線衍射圖 無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說 哥希密德（ . Golschmidt） 認(rèn)為只有當(dāng)陽離子與陰離于的半徑比值（ R陽 :R陰 ）為，才能夠形成玻璃。但是， [SiO4]四面體不象在結(jié)晶化合物中那樣相互對(duì)稱均勻地排列，缺乏對(duì)稱性和周期性的重復(fù)。 無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說的玻璃結(jié)構(gòu)模型 石英晶體 石英玻璃 鈉硅酸鹽玻璃 氧化物 AmOn形成玻璃具有以下條件 ： 1） 氧離子最多同兩個(gè) A離子相結(jié)合 ， 也即是氧的配位數(shù)不大于 2； 2） A陽離子周圍的氧離子數(shù)目不應(yīng)過多 ， 一般 3或 4，也即陽離子的配位數(shù)為 3或 4； 3） 網(wǎng)絡(luò)中氧配位多面體只能以頂角相連 ， 不能以多面體的面和邊相連； 4） 每個(gè)多面體中至少有 3個(gè)氧離子與相鄰多面體相連形成三度空間發(fā)展的無規(guī)則連續(xù)網(wǎng)絡(luò) 。從表面看，這兩種學(xué)說存在著很大的矛盾，實(shí)際上反映了玻璃結(jié)構(gòu)這個(gè)復(fù)雜問題的矛盾的兩個(gè)方面。 另外， 還可以用極化力、場強(qiáng)、電負(fù)性等來表示 （ 11） R2OSiO2玻璃系統(tǒng)在 1400℃ 時(shí)的粘度變化 1 10 100 1000 10000 0 10 20 30 40 K K Li Li Na Na η（P） R2O(mol%) R Li＋ ： Na+： K＋ ： 離子堆積的緊密性 鈉離子分?jǐn)?shù) 0 11 10 9 8 7 log ρ 混合堿效應(yīng) 167。玻璃性質(zhì)與組成及結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。 當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)： f＝ ηS dv/dx （ 12） 式中 f― 兩層液體間的內(nèi)摩擦力； S― 兩層液體間的接觸面積； dv/dx― 垂直流動(dòng)方向的速度梯度； η― 比例系數(shù)，稱為粘滯系數(shù)，簡稱粘度。s ，或 P (泊， 1 Pa 影響熔體粘度的主要因素 是溫度和化學(xué)組成。s； 組成不同的熔體在同一溫度下的粘度也有很大差別。 粘度－溫度關(guān)系 1） 弗蘭克爾公式 η＝ A1ｅ △ u/kT logη＝ A＋ B/T 式中 △ u― 質(zhì)點(diǎn)粘滯活化能； k― 波爾茲曼常數(shù)； T― 絕對(duì)溫標(biāo)； A1, A－ 與熔體組成有關(guān)的常數(shù)。對(duì)于硅酸鹽熔體在較大溫度范圍時(shí)，斜率會(huì)發(fā)生變化，因而在較大溫度范圍內(nèi)以上公式不適用。 2） VFT公式（ Vogel－ Fulcher－ Tammann） 3） 特征溫度 某些熔體的粘度－溫度曲線 : 粘度相當(dāng)于 ４ 1013Pa （ Tg） : 粘度相當(dāng)于 1012 Pa c. 變形點(diǎn) 粘度相當(dāng)于 1010～ d. Litteleton軟化點(diǎn) :粘度相當(dāng)于 106Pa e. 操作點(diǎn) : 粘度相當(dāng)于104Pa : 粘度相當(dāng)于103～ 107Pa指準(zhǔn)備成形操作與成形時(shí)能保持制品形狀所對(duì)應(yīng)的的溫度范圍。s的溫度。玻璃液的澄清、均化得以完成。 s ） S i O 2 2 ∶ 1 [ S i O 2 ] 骨架狀 109 Na 2 O S i O 2 3 ∶ 1 [ S i O 3 ]2 － 鏈狀 1 . 6 2 N a 2 O 2）一價(jià)堿金屬氧化物 通常堿金屬氧化物（ Li2O、 Na2O、 K2O、 Rb2O、Cs2O） 能降低熔體粘度。 網(wǎng)絡(luò)改變劑氧化物對(duì)熔融石英粘度的影響 □ =Li2OSiO2 1400℃ ；○＝ K2OSiO2 1600℃ ；△ =BaOSiO2 1700℃ 1 3 2 0 4 6 8 7 5 9 0 10 20 30 40 50 Log η(P) 金屬氧化物（ mol%） 1 10 100 1000 10000 0 10 20 30 40 K K Li Li Na Na η（P） R2O(mol%) 簡單堿金屬硅酸鹽系統(tǒng)（Ｒ 2OSiO2） 中堿金屬離子 R＋ 對(duì)粘度的影響 在簡單堿金屬硅酸鹽系統(tǒng)中，堿金屬離子 R＋ 對(duì)粘度的影響與本身含量有關(guān)。這時(shí)，加入的正離子的半徑越小，降低粘度的作用越大，其次序是 Li＋ Na＋ Ｋ ＋ Rb＋ Cs＋ 。 Li＋ 離子半徑最小，電場強(qiáng)度最強(qiáng)，反極化作用最大，故它降低粘度的作用最大。在這種情況下，Ｒ 2O對(duì)粘度影響的次序是 Li+Na+Ｋ + 。 總之： Ｒ 2+降低粘度的次序是 Ba2+＞ Sr2+＞ Ca2+＞Ｍ g2+， 系統(tǒng)粘度次序?yàn)?Ba2+Sr2+Ca2+Ｍ g2+ 。 16Na2O (84－ x) SiO2系統(tǒng)玻璃中 560℃ 時(shí)的粘度變化 15 14 13 12 11 10 0 4 8 12 16 20 24 28 32 Lg η(η:P) B2O3(mol%) 5） 陽離子配位數(shù)－硼反?，F(xiàn)象 在硅酸鹽 Na2OSiO2系統(tǒng)中： ? 當(dāng) B2O3含量較少時(shí)， Na2O/ B2O31， 結(jié)構(gòu)中”游離”氧充足， B3＋ 以 [BO4]四面體狀態(tài)加入到 [SiO4]四面體網(wǎng)絡(luò)，將斷開的網(wǎng)絡(luò)重新連接起來，結(jié)構(gòu)趨于緊密，粘度隨含量升高而增加； ? 當(dāng) Na2O/ B2O3 約為 1時(shí) (B2O3含量約為 15％ )， B3＋ 形成[
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