熔体的表面张力

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高温熔体体积质量及表面张力测试新方法

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１９年
ＶＯ１７．Ｏ．５．１Ｎ
第１７卷第５期
Ｏ￣３７－一ｏ。
高温熔体体积质量及表面张力测试新方法’
东
丝苎丝旦
０
北０大Ⅲ ｍ
部位时的天平视值 Ⅳ Ⅳ：就可由公式（１，１），，１）（２同时求出熔体的体积质量及表面张力．柱双联称法较按阿基米德原理建立起来的修正法测体积质量、一二球法测体积质量等方法先进合理、高效．其测定原理及公式推导等与文献［］全相同，２完但沉锤模型有很大改进，图２见．两柱体之间改用锥形体相连．下柱体端面为圆锥形，有效地克服了。新方法 ” 在的缺点，存由表２可见，验测定时重现性高，目前较为理想的一种同时测定体积质量及表面张力的新方实是
＾２Ｄ＝＆ｉ。一Ｖ２ ≠ 一ｖ２Ｖ）＋Ｗ２一Ｇｏ
（）５
围１沉锤模型
１１ — ０．０ｍ；４ｍ一３．Ｏ４Ｉ．ｎｍ
从式（）（）消去项，得４，５中可
Ｄ：＝Ｖ
２
≠ １一】
Ｖ
＋
。ｎ
型感应同步器构成的坩埚升降系统等四部分组成的高温熔体体积质量及表面张力测试装置．
２２实验标定沉锤浸没Ａ— ，— ．ＪＢＢ部位时的体积及４
在清洁的烧杯里盛纯水，置于２并０Ｃ的恒温水槽中，使沉锤的垂吊系统轴线位于烧杯中央，始时通过液压传动机构调控烧杯缓慢上升．开当天平视重突然发生变化时，表示沉锤下端

陶瓷工艺问答

陶瓷工艺问答1. 陶瓷的概念(传统)答:传统上,陶瓷的概念上指所有以粘土为主要原料与其他天然矿物原料经过粉碎、混炼、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。

2. 瓷器、陶器、炻器的特征。

答：瓷器：坯体致密，基本上不吸水，有一定的透明性，断面呈石状或贝壳状，敲之声音清脆。

陶器：有一定吸水率，断面粗糙无光，没有半透明性，敲之声音浑浊。

炻器：吸水率不大于3%，透光性差，通常胎体较厚，呈色，断面呈石状。

原料1. 陶瓷原料的一般分类。

答：一般按工艺性能可分为三大类，既可塑性的粘土类原料、瘠性石英类原料和熔剂性原料长石等。

2. 粘土的概念。

答：粘土是多种微细的矿物的混合体，其矿物颗粒多小于2微米，主要是由黏土矿和其他矿物组成的具有可塑性的土状岩石。

3. 黏土原料按成因如何分类，各有什么特征？答：按成因可分为两类：1.原生黏土，是母岩风化崩解后在原地残留下来的黏土。

特征：质地较纯，耐火度较高，可塑性较差。

2.次生黏土：由风化、经自然力作用沉积下来的黏土层。

特征：质地不纯，可塑性较好，耐火度较差，呈色。

4. 黏土的主要矿物类型有哪些？高岭石的化学式是什么？什么是高岭土？答：黏土的主要矿物类型有高岭石类、蒙脱石类、伊利石类和水铝英石类。

高岭石化学式为：AL2O3?2SiO2?2H2O高岭土首先在我国江西景德镇高岭村山头发现，现国际上把这种有利于成瓷的黏土称为高岭土，主要矿物成分是高岭石和多水高岭石。

5. 黏土是如何形成的？形成过程中的风化有哪几种？答：黏土是由富含长石等铝硅酸盐矿物的岩石经过漫长地质年代的风化作用或热液蚀变作用而形成的。

风化作用有机械风化、化学风化和生物风化等类型。

6. 黏土的可塑性、结合性、触变性的概念？答：黏土与适量的水混炼以后形成泥团，这种泥团在一定外力的作用下产生形变但不开裂，当外力去掉后，仍能保持其形状不变，这种性质称为可塑性。

黏土的结合性是指黏土能结合一定细度的瘠性原料，形成可塑泥团并有一定干燥强度的性能。

第四章熔体和玻璃体

4 个sp3 杂化轨道构成四面体，
与 O 原子结合时，可形成 π-σ 键叠加 Si-O 键。
Si-O 键具有高键能、方向性和低配位等特点
熔体中R-O键的键性以离子键为主，当R2O、RO引入硅酸盐熔体中时，Si4+能把R-O键上的氧离子吸引到自己周围，使Si-O键的键强、
键长、键角发生改变，最终使桥氧断裂。
间平均距离增加 3％左右)；而当液体气化时，体积要增大数百倍至数
千倍(例如水增大 1240 倍)。
晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。
这说明晶体和液体内能差别不大，质点在固体和液体中的相互作
用力是接近的。
固液态热容量相近
表明质点在液体中的热运动性质（状态）和在固体中差别不大，
基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动。
[SiO4]Na4+[Si2O7]Na6 —— [Si3O10]Na8+ Na2O
2[Si3O10]Na8 —— [SiO3]6Na12+2Na2O
[SiO4]Na4+[SinO3n+1]Na（2n+2）
[Sin+1O3n+4]Na（2n+4）+ Na2O
一定时间后，在一定温度下，分化 Δ 缩聚达到平衡。
C
剧烈上升)
晶体 D
Tg1
Tm
玻璃态转变过程： (A-B-F-E 或 A-B-K-M)，在 Tm 处内能、体积
没有异常；在玻璃形成温度 Tg 处内能和体积发生转折。K、F 两点均
为转折点， KM 为快冷线，KFE 为慢冷线，快冷时 Tg 较高，而慢冷
时 Tg 较低。
例：（Na2O－CaO－SiO2 玻璃）
的熔制以及加工工序有重要作用。在硅酸盐材料中熔体表面张力的大

微观因素对微注塑成型中熔体充模流动的影响

微观因素对微注塑成型中熔体充模流动的影响【摘要】微观熔体充模流动涉及的影响因素较多，相互作用关系复杂，主要包括模具和熔体温度、模具的结构因素以及一些微观因素。

本文主要介绍熔体的表面张力、惯性力和重力、微观粘度、壁面滑移等微观因素对微注塑成型中熔体充模流动的影响。

【关键词】微注塑成型；溶体流动；微观因素1.引言微观熔体充模流动涉及的影响因素较多，相互作用关系复杂，但其区别于宏观充模流动的主要特征是其熔体流动通道与型腔的截面尺寸及充填熔体的量微小，由此引发的充模流动中的许多因素明显与宏观充模过程不同。

宏观充模流动中可被忽略的影响因素，在微观条件下可能成为主要因素；而宏观条件下影响熔体流动的主要因素，在微观条件下可能变得并不重要而被忽略。

这些可能的因素包括模具和熔体温度、模具的结构因素以及一些微观因素，本文简要介绍熔体的表面张力、重力、惯性力、微观粘度、壁面滑移等微观因素对高聚物熔体微尺度下流动的影响。

2.熔体表面张力当液体存在与气体的分界面时，在液体表面部分可划出一表面层，处在表面层以下的液体分子，在各方向上受到周围分子的作用力引力与斥力处于平衡状态，而处在表面层的液体分子，受到内部液体分子的吸引力与其外部气体分子的吸引力不相平衡，其合力垂直液面指向液体内部。

在这一不平衡的分子合力作用下，表面层的液体分子都力图向液体内部收缩。

表面张力便是用来描述表面层这一特征。

表面张力可表示为表面张力系数与湿周（流体与固体壁面的接触长度）的乘积，即，其中为表面张力系数，为湿周。

在流体流动过程中，表面张力既可能促进流体流动也可能抑制其流动，形成如图1所示的流动前沿模型。

图1（a）表示接触角小于90?时，表面张力可促进流体流动：图1（b）表示接触角大于90?时，表面张力具有抑制流体流动的作用。

其作用原理也可用液面弯曲产生的附加压强来解释，附加压强可以按以下公式进行计算[1]：表面张力在许多工程问题中都可以忽略不计，但是当问题对象的尺度减小，表面力的作用逐渐大于体积力的作用，此时就必需考虑表面张力的影响[2]。

材料科学基础_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

材料科学基础_南昌大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于浓度三角形的说法，下列不正确的是答案:2.在硅酸盐熔体中，当O/Si比值增大时，熔体析晶倾向答案:升高3.熔体中加入具有表面活性的组分如B2O3、PBO、K2O等，则这些成分将富集在熔体表面层，熔体的表面张力答案:降低4.关于相的描述正确的是答案:一个物系中，结构相同，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分5.有关三元无变量点和副三角形的数量的关系，正确的是答案:6.下列物质中哪种物质沸点最高答案:H2O7.下列关于原子键合的的陈述，错误的是答案:金属键无饱和性，但有方向性8.下列物质中哪种物质键能最大答案:氯化钠9.关于螺型位错的描述，哪个是错误的答案:纯螺型位错的滑移面是唯一的10.关于相图分析规则，下列说法不正确的是答案:11.关于离子晶体中扩散的描述错误的是答案:12.关于影响扩散系数因素的描述不正确的是答案:13.原子或分子在晶体表面、晶界和晶格内部的扩散系数分别为Ds、Dg和Db，它们之间的大小关系正确的是答案:14.下列物质中哪种物质导电性最好答案:铝15.当O/Si比较低时，碱金属氧化物降低熔体的粘度的能力是答案:Li2O>Na2O>K2O16.关于位错运动的描述哪个是错误的答案:刃型位错可以滑移和交滑移17.关于缺陷的描述不正确的是答案:缺陷的浓度均与温度有关18.关于固溶体的概念，下面叙述中不正确的是答案:化学计量遵循定比定律19.关于柏氏矢量的描述哪个是错误的答案:一根位错线发生弯曲后其柏氏矢量会改变20.共晶合金平衡凝固的组织是答案:21.二元凝聚系统相图中，若存在n个一致熔融化合物，则此系统可划分出的分系统的数目为答案:22.在三元系统中，若有三种物质M、N、Q 合成混合物P，或一种混合物P分解成三种物质，都属于四相平衡问题，混合物P的组成点在连成的三角形MNQ之内，P 点的位置为答案:23.在UO2晶体中，O2-的扩散机制是答案:24.关于扩散的描述不正确的是答案:25.下列几种扩散机构中最容易发生的是答案:26.在离子晶体材料中，由热缺陷引起的扩散为答案:27.一定温度下，同一种物质在晶体中的扩散系数要比在相同组成玻璃中的扩散系数答案:28.一定温度下，Zn在具有体心立方结构的β-黄铜中的扩散系数比在面心立方结构的α-黄铜中的扩散系数答案:29.关于扩散的描述错误的是答案:30.当O/Si比低时，碱金属氧化物降低熔体的粘度的能力是答案:31.在硅酸盐熔体中，当R-O/Si比值增大时，则熔体析晶倾向答案:32.以下物质中最容易形成玻璃的是答案:33.低表面能的组分加入到高表面能的熔体组分中去，则前者在表面的浓度与体相内部的浓度相比要答案:34.硅酸盐熔体中同时存在许多不同聚合程度的阴离子基团。

冶金原理名词解释

Mingcijieshi第一章冶金溶液热力学基础—重点内容本章重要内容可概括为三大点：有溶液参与反应的θG Δ、G Δ、溶液中组分B 活度一、名词解释生铁钢工业纯铁熟铁提取冶金理想溶液稀溶液正规溶液偏摩尔量X B 化学势μB 活度活度系数无限稀活度系数r B 0 一级活度相互作用系数e i j 一级活度相互作用系数εi j 标准溶解吉布斯自由能θB S G ∆ 溶液的超额函数生铁:钢:工业纯铁:熟铁:提取冶金:理想溶液:稀溶液:正规溶液是指混合焓不等于0，混合熵等于理想溶液混合熵的溶液称为正规溶液。

偏摩尔量X B 是指指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的广度性质X （G 、S 、H 、U 、V ）对组分B 摩尔量的偏导值。

)(,,)/(B k n p T B B k n X X ≠∂∂=。

化学势μB 是指在恒温、恒压、其它组分摩尔量保持不变条件下，溶液的吉布斯能对组分B 摩尔量的偏导值。

)(,,)/(B k n p T B B B k n G G ≠∂∂==μ。

(P27)活度是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度。

活度系数是指实际溶液按拉乌尔定律或亨利定律修正的浓度时引入的系数。

无限稀活度系数r B 0是指稀溶液中溶质组分以纯物质为标准态下的活度系数。

无限稀活度系数r B 0大小意义是组元B 在服从亨利定律浓度段内以纯物质i 为标准态的活度系数是纯物质为标准态的活度与以假想纯物质为标准态的活度相互转换的转换系数是计算元素标准溶解吉布斯能的计算参数一级活度相互作用系数e i j 是指以假想1%溶液为标准态，稀溶液中溶质组分i 的活度系数的lg f i 对溶质组分j 的ωj (%)偏导值，即：0)/lg ((%)→∂∂=A j i j i f e ωω。

(P106)一级活度相互作用系数εi j 是指以纯物质为标准态，稀溶液中溶质组分i 的活度系数的lg r i 对溶质组分j 的x j 偏导值，即：0)/lg ((%)→∂∂=A j i j i x r ωε。

3-2熔体的性质

4. 玻璃生产中的粘度玻璃生产中的粘度点:
1013dpa.s 失去流动性,应变点
. 1012.5 dpa.s Tg点,脆性温度,退火温脆性温度,
度上限
4.5×106dpa.s × Tf软化点 104dpa.s 流动点
～ 103～7dpa.s 成型操范围
(1) O/Si的影响: 的影响: 的影响在1400℃时钠硅系统玻璃粘度表 ℃
100 80
Si
η(P)
60 40 20 0
●
Mg Zn
Ni● Ca● ●●Ca Cu ● Sr● Ba Mn ● ● Pb Cd 0.50 1.00 1.50
●
2.00 离子半径
+2价离子对74SiO2-10CaO-16Na2O熔体粘度的影响价离子对74SiO 10CaO-
Zn2+,Cd2+,Pb2+(含18e外层有很大的极化作用,因外层)有很大的极化作用含外层有很大的极化作用, 此比碱金属离子熔体有更低的粘度. +降粘度次序: 此比碱金属离子熔体有更低的粘度.R2+降粘度次序:
10 Logη(dPa.s) η(dPa.s)
5
0
0.50 0.75 1.00 1.25(1/T)
钠钙硅酸盐玻璃的Logη~1/T关系曲线关系曲线钠钙硅酸盐玻璃的
(2)自由体积理论论自由体积理论论液体内分布着不规则大小不等的空隙空隙, 规则大小不等的空隙, 液体流动必须打开这空隙" 些"空隙",允许液体分子的运动, 体分子的运动,这种空隙为液体分子流动空隙为液体分子流动提供了空间, 提供了空间,这些空隙是由系统中自由体隙是由系统中自由体积Vf 的再分布所形成的.

第三章熔体结构要点及习题讲解

2 玻璃形成的热力学(Thermodynamic)
熔体在冷却过程中有三种途径：（1）结晶化(Crystallization)：有序度不断增加，直到释放全部多余的能量（2）玻璃化(Classification)：过冷液在 Tg 固化（3）分相(Miscibility gaps or Phase immiscibility)：质点迁移发生偏聚，形成互不混溶的组成。
第三章熔体结构要点及习题
第一节概述
晶体与非晶体的比较内能、密度、相变潜热、结构比较
概念与特征
玻璃由熔体过冷而制得，分传统玻璃和非熔融法所获提新型玻璃。
熔体：介于气态和晶态之间的一种物质状态，其结构有“近程有序” （0~20A 内，质点在小范围内规则排列）和“核前群”（液体排列并不限于中心质点）。
第五节玻璃的形成(Glass Formation) 1 玻璃形成的方法
（1）传统玻璃的熔制过程分五个阶段：硅酸盐形成——玻璃形成——玻璃液澄清——玻璃液均化——玻璃液冷却。熔制——成型——热处理——冷加工（平板玻璃：浮法；玻璃细珠：粉末法，熔液法；空心玻璃：手工或吹）（2）微晶玻璃：适当组成的玻璃控制结晶而成，含（95~98%）1um 以下的晶体及少量残余玻璃相（不透明）：热处理（1012~1015 颗/cm3），晶核剂
3 粘度与组成的关系
（1）粘度随 O/Si 增大，桥氧增加，低聚物不断产生，网络断裂程度增加（即加入 Li2O，Na2O, K2O, BaO）（2）当 Al2O3/ Na2O≤1 时，Al2O3 代替 SiO2 可以起“补网”作用，从而提高粘度效果。（3）在简单碱金属硅酸盐熔体 R2O—SiO2 中，阳离子 R+对粘度的影响与它本身含量有关：O/Si 降低，对粘度起作用是 Si-O 键力， R2O 中随 R+ 半径减小，键强增加，它对[ SiO4]间 Si-O 键削弱能力增加，因此粘度按 Li2O， Na2O, + K2O 次序增加；O/Si 升高时，硅氧四面体间连接方式已近岛状，四面体很大程度靠 R-O 键长相连，故 Li 键力大，提高粘度。二价离子与一价阳子相—粘度升高，[BO3]—网络疏松，粘度下降。

熔融锡、铋及其二元合金的表面张力

第２４卷专辑Ｖ０１．２４Ｓｐｅｃ．Ｉｓｓｕｅ中国稀土学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＲＡＲＥＥＡＲＴＨＳＯＣＩＥＴＹ２００６年ｌＯ月Ｏｃｔ．２００６熔融锡、铋及其二元合金的表面张力李晶，王晓强，柯家骏，范建峰，袁章福掌（中国科学院过程工程研究所，北京１０００８０）■耍·用静滴法测量了熔融锡、铋及其二元合金的表面张力。

分析了随温度和氧分压的不同，表面张力的变化情况。

实验结果表明，在较低的氧分压情况下，熔融纯金属锡和铋的表面张力随温度的升高呈线性减小的关系；但在氧分压较高的情况下，它们的表面张力先随温度的升高而增加，然后随温度的升高而减小。

根据热力学原理分析解释了实验结果。

在特定氧分压的情况下测量了ｓｎ－Ｂｉ（Ｘｍ＝０．４５５）合金的表面张力，其值随温度的升高有增加的趋势，并分析了导致此结果的原因。

关键诃：表面张力；熔融锡；熔融铋；锡铋合金中图分类号：ＴＱ０１３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－４３４３（２００６）．０１９０－０４表面张力是熔态金属重要的热物理参数之一，对熔态金属的结晶、相变以及晶粒生长过程都有很大影响，在冶炼、铸造和焊接等过程起着重要作用，熔态金属的表面张力及其温度系数的测定一直是金属热物性研究的一项重要内容。

获得可靠的表面张力数据，对含锡、铋的合金设计与优化也具有重要的指导意义【ｌ￣３】。

特别是当前空间科学迅速发展，表面张力及其温度系数则是空间条件下高性能金属材料制备技术中的关键参数之一。

在微重力条件下，温度是影响表面张力梯度引起的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流的主要因素，熔态锡、铋及其合金的表面张力性质对研究熔态锡的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流效应、推动空间材料科学的发展具有重要意义【４￣丌。

１实验实验所用的高纯金属锡、铋及其合金（ｘｓｉ＝０．４５５）均制成圆柱体①３．５ｍｍ×３．５ｔｕｒｎ。

实验使用的装置是自行开发的数字化静滴法表面张力测定仪（如图１所示），该装置主要由样品加热熔化系统、成像系统和图形处理计算系统组成，其特点是实验过程实现数字化，摄得照片直接传输到计算机中进行图像处理和计算，省去了传统静滴法实验中的洗相、扫描和手工取点计算的步骤，减少实验过程中人为因素，使实验过程更加客观。

熔体金属流变性与表面张力的研究与控制

BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
新型流变测量技术的发展
光学测量技术
利用光学原理，如干涉、散射和折射等，对熔体金属的流变性进行非接触式测量，提高测量精度
和实时性。
声学测量技术
利用声波在熔体中的传播特性，通过分析声速、衰减等参数，评估熔体金属的流变性，具有高灵
表面张力对熔体金属行为的影响
熔体金属的流动
表面张力对熔体金属的流动行为产生影响，如影响金属液体的润湿性、流动性和铺展等。
熔体金属的凝固
表面张力对熔体金属的凝固过程也有影响，如影响金属液体的结晶形貌和组织结构。
熔体金属的表面现象
表面张力还影响熔体金属表面的各种现象，如金属液体的泡沫化、乳化和浮选等。
微纳结构表面设计
通过在材料表面设计微纳结构，改变表面自由能，实现对表面张力的调控，具有高稳定性和可重复性。
跨学科研究与应用
材料科学与工程
01
结合材料科学的基本原理，研究熔体金属的物理和化学性质，
为流变性和表面张力控制提供理论支持。
物理学与化学
02
利用物理学和化学的基本原理，深入探讨熔体金属流变性和表
表面处理技术
表面处理技术是指通过物理或化学方法对熔体金属表面进行处理，改变其表面状态，从而达到控制表面张力的目的。
常见的表面处理技术包括喷丸处理、表面涂层、离子注入等，这些技术可以根据具体需求选择使用，以实现对熔体金属表面张力的有效控制。
05
研究与控制的实际应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA

金属冶炼中的熔体表面张力

杂质与气氛
总结词
熔体中的杂质和周围气氛对表面张力也有显著影响。
详细描述
杂质可以改变熔体的化学性质，从而影响其表面张力。例如，某些杂质可以降低表面张力，而另一些则可能增加表面张力。气氛中的气体分子与熔体表面相互作用，也会对表面张力产生影响。
压力
总结词
压力对熔体表面张力的影响较为复杂，但通常压力增加会导致表面张力增加。
控制气氛与压力
要点一
总结词
气氛和压力的变化对熔体表面张力具有一定的影响，通过控制气氛与压力可以实现对熔体表面张力的调控。
要点二
详细描述
在金属冶炼过程中，气氛和压力的变化会影响熔体的物理性质，包括表面张力。例如，在真空环境下，熔体的表面张力通常会降低。通过控制炉内的气氛和压力，可以实现对熔体表面张力的调控。这有助于优化熔体的流动性和传质过程，提高产品的质量和产量。然而，气氛和压力的控制需要精确的操作和设备支持，以确保稳定的生产过程。
熔体流动
熔体表面张力影响熔体的流动性。表面张力越大，熔体流动性越差，流动所需克服的阻力越大。
传质过程
在金属冶炼过程中，熔体表面张力对物质传递过程有影响。它可以通过影响熔体表面的
蒸发和冷凝，进而影响传质速率。
熔融金属的分离与提纯
要点一
杂质去除
通过控制熔体表面张力，可以实现某些杂质从熔融金属中的有效去除。例如，利用表面张力差异实现杂质的浮选。
高连铸连轧工艺的生产效率和产品质量。
熔体表面张力与其他物理性质的关联研究
表面张力与熔体粘度的关系
研究熔体表面张力与粘度之间的相互影响，揭示它们在金属冶炼过程中的作用机制。
表面张力与熔体电导率的关系
探讨熔体表面张力与电导率之间的关联，为金属材料的电导性能优化提供理论支持。

第六章_高分子材料的表面.

6.4 表面张力与分子结构的关系
●小分子化合物，表面张力与等张比容有如下关系
=(P/V)
4
(6-17)
V为摩尔体积，P为等张比容
●高聚物修正为：
=(P/V)n
(6-18)
其中n为Macleod指数，可近似取作4。
等张比容是与物质的分子结构密切有关的量，摩尔体积与
物质的密度有关，因而也与温度有关。因此，影响表面张力的两个重要因素是温度和分子结构。
(6-20)
Ecoh为摩尔内聚能，∆H为汽化热（液体）或升华热（固
●内聚能密度：单位体积的内聚能，记作（CED），即：
(CED)=Ecoh / V
V为摩尔体积。
(6-21)
●内聚能密度的平方根称为溶解度参数δ，即：
=(CED) (Ecoh / V )
1/2
1/ 2
(6-22)
溶解度参数是确定高聚物与溶剂的溶解性和聚合物与聚合物之间相容性的重要参数。 ●对于小分子，Hildebrand和Scoff 提出了如下的表面张力和内聚能密度间的关系式：
=16.8( /V )
2
1/3 0.86
(6-23)
此式适用于非缔合小分子液体，从内聚能密度计算表面张力与试验测定结果基本一致，但对高聚物却不适用。
● Lieng-Huang Lee对高聚物提出如下关系式：
c
0.43
KV
0.14
(6-24)
K为常数，对液体和类似液体高聚物为0.24，φ为分子相互作用参数。 ● Wu利用Small色散力，提出了如下的经验公式：
6.7 界面张力
6.7.1 Antoff 规则
Antoff 最早提出界面张力与两相表面张力的关系式为：

《材料物理》第三章溶体

(2) 当温度不变时，熔体组成的O/Si比 (R)高，则表示碱性氧化物含量较高，分化作用增强，从而Onb增多，低聚物也增多。
把聚合物的形成大致分为三个阶段：
初期：主要是石英颗粒的分化；
中期：缩聚反应并伴随聚合物的变形；
总
结
后期：在一定温度(高温)和一定时间 (足够长) 下达到聚合解聚平衡。
强度 I
气体熔体
玻璃
晶体
sinθ λ
不同聚集状态物质的X射线衍射强度随入射角度变化的分布曲线
近程有序理论
晶态时，晶格中质点的分布按一定规律排列，而这种规律在晶格中任何地方都表现着，称为“远程有序”。
熔体时，晶格点阵(crystal lattices)被破坏，不再具有“远程有序”的特性，但由于熔化后质点的距离和相互间作用力变化不大，因而在每个质点四周仍然围绕着一定数量的、作类似于晶体中有规则排列的其它质点，和晶体不同的是这个中心质点稍远处（10~20A）这种规律就逐渐破坏而趋于消失。对于这种小范围内质点的有序排列称之为“近程无序”。
玻璃自重软化成形操作粘度值
(2) 粘度——组成关系
① O/Si比
硅酸盐熔体的粘度首先取决于硅氧四面体网络的聚合程度，即随O/Si比的上升而下降，见表3－4。
熔体的分子式
SiO2 Na2O·2SiO2 Na2O·SiO2 2Na2O·SiO2
O/Si 比值 2∶1 2.5∶1 3∶1 4∶1
结构式
共氧离子
数 0 1
2
2 2.5 3 4
每个硅负电荷
数 4 3
2
2 1.5 1 0
负离子团结构
二维方向无限延伸三维方向无限延伸
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熔体与玻璃体内容提要本章主要叙述硅酸盐熔体结构的聚合

第三章熔体与玻璃体内容提要：本章主要叙述硅酸盐熔体结构的聚合物理论。

熔体的性质：粘度和表面张力。

介绍了玻璃的四个通性。

玻璃形成的动力学手段——3T 图（时间-温度-转变）的绘制和形成玻璃的结晶化学条件。

玻璃结构的主要学说：晶子假说和无规则网络假说的主要实验依据和论点。

硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃结构与性质。

熔体结构的聚合物理论：硅酸盐熔体聚合物的形成可以分为三个阶段。

初期由于Si—O键具有高键能、方向性和低配位等特点，当石英晶体受碱作用而分化，随O/Si比增加，使部分桥氧断裂成非桥氧，从而使高聚体石英分化为三维碎片、高聚物、低聚物和单体；中期各类聚合物缩聚并伴随变形；后期在一定时间和温度下，聚合解聚达到平衡。

产物中有低聚物[Si3O10]8-、高聚物[Sin O13+n])1(2+n、三维碎片[SiO2]n、吸附物和游离碱(MO)。

因而熔体是不同聚合程度的各种聚合物的混合物。

聚合物的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化。

多种聚合物同时并存而不是一种独存是构成熔体结构近程有序而远程无序的必然结果，是熔体结构远程无序的实质。

熔体的粘度：熔体流动的特点是在切向力作用下，产生的剪切速度dxdv与剪切应力σ成正比。

因而属于粘性流动。

σ=ηdxdv式中η定义是相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力。

硅酸盐熔体粘度随温度的变化是玻璃加工工艺的基础。

熔体温度升高导致粘度下降。

硅酸盐熔体粘体与组成的关系是粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。

这是因为粘度随O/Si比值的上升而下降，硅氧四面体网络连接由三维逐渐向二维、二维过渡，随着低聚物比例增高，熔体粘度逐渐下降。

在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Ⅰ、R+对粘度的影响：与熔体中的O/Si比有关。

O/Si比较低时，加入正离子半径越小，对降低粘度的作用越大，粘度按Li2O、Na2O、K2O次序增加。

O/Si比较高时，[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体在很大程度上依靠R—O相连，此时键力最大的Li+具有最高的粘度，粘度按Li2O、Na2O、K2O顺序递减。

熔体的性质

四周期五周期六周期
8电子结构 CaO SrO BaO
T(℃) 533 511 482
18) 513 487 422
（8）其它化合物
CaF2能使熔体粘度急剧下降，其原因是F－的离子半径与O2－的相近，较容易发生取代，但F－只有一价，将原来网络破坏后难以形成新网络，所以粘度大大下降。稀土元素
第二节
熔体的性质
一、粘度粘度的含义、粘度与温度的关系、粘度与组成的关系二、表面张力表面张力的含义、表面张力与温度的关系、表面张力与组成的关系
一、粘度粘度是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。当液体流动时： F＝η S dv/dx （3－1）式中F―两层液体间的内摩擦力；因此，粘度物理意义是指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是 s（帕· 秒）。 S―两层液体间的接触面积； Pa· 1Pa· s＝1N· s/ m2＝10dyne· s／cm2＝10 P（泊）或 dv/dx―垂直流动方向的速度梯度； 1dPa· · 秒）＝1P（泊）。粘度的倒数称液体流动 ηs（分帕 ―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。
Sr2+＞Ca2+＞Ｍg2+，系统粘度次序为Ba2+<Sr2+<Ca2+<Ｍg2+
见图3－8。
100
Si
η（P）
80
60
Mg Zn Ni Ca Ca Sr Ba Mn Cu Cd
0 0.50 1.00 1.50
40 20
Pb
离子半径（A）
图3－8
二价阳离子对硅酸盐熔体粘度的影响
（4）高价金属氧化物
一般说来，在熔体中引入SiO2、Al2O3、 ZrO2、ThO2等氧化物时，因这些阳离子电荷多，离子半径又小，作用力大，总是倾向于形成更为复杂巨大的复合阴离子团，使粘滞活化能变大，从而导致熔体粘度增高。

材料科学基础智慧树知到答案章节测试2023年青岛理工大学

第一章测试1.原始混凝土是罗马人发明的。

A:错B:对答案:B第二章测试1.等同点确实不是同一个点，但是我们把它可以当做同一个点来看待。

A:错B:对答案:B2.只要是晶体都有一个完整的对称性。

A:对B:错答案:A3.轴单位的比值叫做轴率。

A:错B:对答案:B4.氮、氧符合8-M规则。

A:错B:对答案:A5.等径球的最紧密堆积的空间堆积率都是75.04%。

A:错B:对答案:A第三章测试1.Frankel缺陷一旦产生就是产生成对的空位和间隙，密度发生变化。

A:对B:错答案:B2.Schttky缺陷实际上不增加晶体位置的数量。

A:对B:错答案:B3.塑性形变的起始点是弹性变时的终点。

A:错B:对答案:B4.单质晶体的Schttky是最简单的一种缺陷。

A:对B:错答案:A5.Schttky缺陷的某一个缺陷是与周围相类似的缺陷之间是没有关联关系的。

A:错B:对答案:B6.没有外力作用下缺陷的运动是布朗运动。

A:错B:对答案:B第四章测试1.分相现象是硅酸盐熔体中不存在的。

A:对B:错答案:B2.熔体的结构特征是进程有序、远程无序。

A:对B:错答案:A3.硅酸盐熔体的表面张力比一般的液体要低很多。

A:对B:错答案:B4.碱金属氧化物在整个溶体中的含量小于25%的摩尔百分比的话，继续加入氧化钠、氧化锂还有氧化钾时，加入氧化钠的粘度最低。

A:对B:错答案:B5.液体在真空中的表面张力比在大气层内大。

A:错B:对答案:B第五章测试1.冰水混合物是一相。

A:错B:对答案:A2.用几种物质生产出新化合物，新化合物的结构不变，并没有新相产生。

A:对B:错答案:B3.相律不是根据热力学平衡条件所推导而出来的因此它不能处理真实的热力学平衡的体系。

A:错B:对答案:A4.如果自由度是负的就表示系统处于非平衡状态。

A:错B:对答案:B5.瞬时析晶组成与系统总的析晶组成是一样的。

A:错B:对答案:A第六章测试1.非稳态扩散是指在系统中任一点的（）随着时间变化。

4.2 熔体的性质——【2020 材料科学基础】

Li2O
SO3
(3) 表面张力与温度的关系
一般规律：温度升高，质点热运动增加，体积膨胀，相互作用变为松弛，表面张力降低。
0 1bT
b—与成分有关的经验常数 σ0 —一定条件下开始的表面张力值 T—温度变动值
表面张力σ(×10-3N/m)
1000
800
700
600
500
400
300
0
600
lg
lg
A3
u kT
lg
e
钠钙硅酸盐玻璃熔体粘度与温度的关系
2000 1600 1200 1000 800 600 12
9
6 (180)
3
0
0.4
0.6 0.8 1.0 1.2
1/T10-3 (K-1)
硅酸盐熔体低温发生缔合（小离子团形成大阴离子团），熔体粘度主要与体积大的质点相关。随聚阴离子团的缔合或解离，△u随之改变。因此，Frenkel公式只适用于表示高温段或低温段的粘度和温度关系，而当熔体结构发生显著变化的温度范围内不适用。
2 VFT公式（Vogel－Fulcher－Tammann公式）
lg A B
T T0
A、B、T0―均是与熔体组成有关的常数
△u与温度有关，因此适用于整个温度范围
3 特征温度
(a)应变点：粘度为4×1013Pa·s的温度，无粘性流动
(b) 退火点(Tg)：粘度为1012Pa·s的温度，是消除玻璃中应力的上限温度，在此温度下15min内消除应力
300
Na2O-SiO2
280 50
60
70
80
SiO2(mol%)
250
200 0