玻璃与粉末多晶(一)ppt课件

精品ppt
11
ⅱ二价金属氧化物的加入还要考虑离子极化对黏度的影响 降低粘度的次序：Pb2+>Ba2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+>Mg2+
精品ppt
12
ⅲ Al2O3和 B203对熔体粘度的影响 Al2O3/R2O 1，Al2O3作为网络变性体 Al2O3/R2O 1，Al2O3代替SiO2起“补网”作用，粘度提高。 B203的加入，开始使粘度升高，硼含量继续增加，结构网
流动方向
即： f S dv
dx
f
S dv
x
dx
精品ppt
8
粘度: 在单位面积和单位速度梯度下,两液 层间的内摩擦力。
单位(Pa·S)，以前用 “泊”或者＂厘 泊＂。
１Pa·S=1N·S/m2 , 1Pa·S=10泊 , 1泊 =100厘泊。
流动度: 粘度的倒数. 粘度愈小，流动度愈 大。
φ＝１／η
各种聚合物的数量(浓度)是可以定量计算出来的。根据
Masson法对Na2O﹒SiO2熔体进行聚合物浓度计算后，可以画出的
聚合物结构模型
精品ppt
6
表3－2 硅酸盐聚合结构
精品ppt
7
二 熔体性质
1、粘度 液体在流动时层与层之间具有内摩擦力（或者说一
层液体要受到另一层的牵制），这个力的大小与两液层 接触面积 S 大小成正比，还与垂直于流动方向的速度梯 度成正比。
精品ppt
17
二. 玻璃的形成条件
结晶化
熔体冷却 玻璃化
分相
1、玻璃形成的动力学条件
熔体是析晶还是形成玻璃与过冷度、黏度、成核速率、 生长速率均有关。近代研究证实只要冷却速度足够快，在 各类材料中都发现有玻璃形成体。
Tg ～ Tf是固态玻璃向玻璃 熔体转变的区域，称为转
化温度范围或“反常间
距”。
精品ppt
16
一、 玻璃的通性
1．各向同性 2．介稳性 3．由熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的与渐变的， 在一定的温度范围内完成，无固定熔点。 4．由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度 变化的连续性 5．物理、化学性质随成分变化的连续性
一定时间后，在一定温度下，分化缩聚达到平衡。
经过上述三个阶段，熔体形成不同聚合程度的聚合体共存， 还有三维晶格碎片和游离碱的远程无序、近程有序结构。
精品ppt
5
② 影响熔体中聚合物种类与数量的因素 ☆ 温度的影响:： 温度上升，低聚物浓度上升，高聚物浓度下降。
☆ 组成的影响：
O/Si增大，非桥氧增多，低聚物增多。
精品ppt
14
影响熔体表面张力的因素：
（1）化合物添加剂的影响 K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、Cr2O3等会使表面张力下降；
Al2O3、CaO、MgO、SiO2等提高表面张力。 （2）体系内原子的化学键型的影响
具有金属键的熔体的表面张力共价键离子键分子键。 （3）温度的影响
大多数硅酸盐熔体的表面张力都是随温度升高而降低。一 般温度每升高100 ℃时，表面张力减少1%。
第二章 玻璃与粉末多晶
第一节 玻璃
自然界中物质的聚集状态
固态
液态 气态
晶体 非晶体
晶体是内部质点在三维空间做周期性重复排列的固
体，或具有格子构造的固体。
非晶体内部质点排列远程无序，近程有序。常见的非
晶体主要有:玻璃、沥青、松香、橡胶等。
精品ppt
1
从能量角度看，在固体中： ●晶体能量最低 ●玻璃能量较高
变得疏松，粘度下降。 ⅳ SiO2和ZrO2的影响
SiO2 和 ZrO2 都起“补网”作用，使粘度提高。
混合碱效应：熔体中同时引入一种以上的Ｒ2O或 RO时，粘 度比等量的一种Ｒ2Ｏ或RO高，称为“混合碱效应”，这可 能和离子的半径、配位等结晶化学条件不同而相互制约有关。
精品ppt
13
2. 表面张力、表面能
近质点之间，而是还有延续。从而形成了核前群，核前群内质 点排列与晶体相似，群外质点排列规律性较差，甚至无规律。
精品ppt
3
3、聚合物理论 ①聚合物的形成
在硅酸盐的[SiO4]中，Si-O键很强，离子键和共价键各占 50%；而熔体中的R-O键（R指碱土金属离子或碱金属离子） 相对较弱，所以Si4+可以夺取R-O键中的O2-。
表面张力：扩张表面单位长度所需要的力。（单位N/m）
表面能：将表面增大一个单位面积所做的功。（单位J/m2）
液体的表面能和表面张力在数值上是相等的。
硅酸盐熔体的表面张力比一般液体高，220～380mN/m。 B2O3熔体的表面张力很小，900℃时只有80mN/m。熔体的表面 张力对玻璃的熔制以及加工工序有重要作用。在硅酸盐材料中 熔体表面张力的大小会影响液、固表面润湿程度和影响陶瓷材 料坯、釉结合程度。
精品ppt
15
§2.1.2 玻璃结构
狭义玻璃指的是由无机物熔体，冷却而获得的非晶态固体。 广义玻璃是指必表现出玻璃转变现象（Tg）的非晶态固体。
Tg：玻璃形成温度（脆性温度）熔体开始固化的温度，是一个 随冷却速度而变化的温度范围。Tg温度对应的粘度约为1012～ 1013dPa﹒s 左右。
Tf： 玻璃软化温度 ，玻璃开始 出现液体状态典型性质的温度。 Tf 温度对应的玻璃粘度约为 109dPa﹒s。
精品ppt
9
（1）影响熔体粘度的主要因素 ① 温度
η
T
硅酸盐熔体随温度升高而粘度下降
精品ppt
10
② 组成
ⅰ碱金属氧化物的加入会使硅酸盐熔体O/Si 的比值上升，粘度 下降。
当 O/Si 低时，K2O > Na2O > Li2O （半径小降低粘度作用大） 当O/Si高时，K2O < Na2O < Li2O（半径大降低粘度作用大）
能 量
Sin/
晶体 玻璃 熔体
精品ppt
2
§2.1.1 熔体
一、熔体结构理论
1、近程有序理论（1924年 Freukel提出）
每个中心质点周围有一定数量的做类似于晶体有规则排列的 其它质点，但离开中心质点稍远(10—20Å)这种规律就逐渐破坏 和消失。
2、核前群理论
这种理论认为液体有规律的排列不仅限于中心质点和周围临
Na
+2Na2O
H
Na2O Na
H Na2O
Na
Na
+若加入Na2O，会使O/Si↑，桥氧↓，非桥 氧↑, 即桥氧断裂，石英发生分化，分化出单体、二聚体、三 聚体……还有未分化的三维晶格碎片。分化成的低聚体又会 发生缩聚、变形。例如：
[SiO4]Na4 + [Si2O7]Na6 (Si3O10)Na8 + Na2O