chap1玻璃及其結(jié)構(gòu)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2023-06-26 21:49:12 本頁(yè)面
【正文】 O xB2O3 (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(yáng)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(kāi)的網(wǎng)絡(luò)重新連接起來(lái)，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[BO4]四面體最多，粘度達(dá)到最高點(diǎn)； ? B2O3含量繼續(xù)增加，較多量的 B2O3引入使 Na2O/ B2O31， “游離”氧不足， B3＋ 開(kāi)始處于層狀 [BO3]中，使結(jié)構(gòu)趨于疏松，粘度又逐步下降。 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。由于極化使離子變形，共價(jià)鍵成分增加，減弱了 Si－ O鍵力，溫度一定時(shí)，引入等量的具有 18電子層結(jié)構(gòu)的二價(jià)副族元素離子 Zn2+、 Cd2+、 Pb2+等較引入含 8電子層結(jié)構(gòu)的堿土金屬離子更能降低系統(tǒng)的粘度。 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。 氣泡和結(jié)晶的生成和長(zhǎng)大 ， 是從液相中析出氣相或固相 ，界面能小則容易生成 。 玻璃中條紋的消失和均勻性的改進(jìn)與表面張力有關(guān) 。 玻璃熔體中表面張力比母體玻璃低 ， 條紋很容易散開(kāi)和消失 。 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 。 表面張力與溫度的關(guān)系 一般規(guī)律： 溫度升高，質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)增加，體積膨脹，相互作用變?yōu)樗沙?，表面張力降低? 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。 鉀鉛硅酸鹽玻璃的表面張力與溫度的關(guān)系 600 700 800 300 400 500 600 700 800 900 表面張力 σ(dyne/cm) 溫度（ ℃ ） 表面張力與組成的關(guān)系 結(jié)構(gòu)類型相同的離子晶體，其晶格能越大，則其熔體的表面張力也越大；其單位晶胞邊長(zhǎng)越小，熔體的表面張力也越大?？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。 O/Si比 一般說(shuō) O/Si愈小，熔體中復(fù)合陰離子團(tuán)愈大， e/r值變?。?e是復(fù)合陰離子團(tuán)所帶的電荷， r是復(fù)合陰離子團(tuán)的半徑） ，相互間作用力愈小，因此這些復(fù)合陰離子團(tuán)就部分地被排擠到熔體表面層，使表面張力降低。 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。 σL12OSiO2＞ σNa2OSiO2＞ σK2OSiO2＞ σCs2OSiO2 Na2OSiO2系統(tǒng)熔體成分對(duì)表面張力的影響 290 表面張力σ(dyne/cm) SiO2(mol%) 280 300 50 60 70 80 200 250 300 350 0 表面張力σ(dyne/cm) R2O4(mol%) 20 40 60 300℃ 時(shí) R2OSiO2系統(tǒng)玻璃與成分的關(guān)系表面張力 氧化物對(duì)表面張力的影響 類 別 氧化物 備 注 類 別 氧化物 備 注 Si O2 Na2O G e O2 La2O3 T i O2 Nb2O3 Z r O2 Ga2O3 SnO2 Ⅰ 表面惰性組分 Pr2O5 Al2O3 K2O B e O Rb2O MgO Cs2O C a O PbO SrO B2O3 B a O Sb2O3 Z nO As2O3 C d O Ⅱ 表面活性組分 P2O5 Na3A l FNa2Si F6也能顯著降低表面張力 MnO V2O5 F eO WO3 C o O MoO3 N i O C r O3 ( C r2O3) Ⅰ 表面惰性組分 Li2O C aF2也屬于上述組分 Ⅲ 溶解性差而表面活性強(qiáng)組分 SO3 這些組分能使熔體表面張力降低 20 ～ 30 ％或更多 玻璃的密度與力學(xué)性質(zhì) 密 度 玻璃單位體積的質(zhì)量稱為玻璃的密度。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。 溫度 ↑ 密度 ↓ 壓力 ↑ 密度 ↑ （固化中） 配位狀態(tài)的改變，玻璃的密度也有明顯的變化 2. 固體玻璃的性質(zhì) 彈 性 彈性是指材料在外力作用下發(fā)生變形，外力去掉后恢復(fù)原來(lái)形狀的性質(zhì)。 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)。 T↑ E↓ Na+、 K+、 Sr2+、 Ba2+等氧化物離子半徑大 、 低電荷不利于提高玻璃彈性模量 Li+、 Be2+、 Mg2+、 Al3+、 Ti
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