第三章熔体结构一优秀课件
3-第三章熔体结构解析
熔体中O/Si比值与结构及粘度的关系
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
[SiO2] [Si2O5]2－ [SiO3]2－ [SiO4]4－
[SiO4]连接形式 骨架状 层状 链状 岛状
1400℃粘度值（Pa·s） 109 28 1.6 <1
R= 46+16
40+16 74
28+32
28+32
2.用玻璃结构参数分析以下两种不同配比的玻璃 高温下粘度的大小
1）10%(wt)Na2O，20%Al2O3，70%SiO2 2）20%(wt)Na2O，10%Al2O3，70%SiO2
Z=4
R2O
:10 46+160.16Al2O3
:
20 54+48
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。
Ⅱ 、 R2+ 对 粘 度 的 影 响 ： 降 低 粘 度 程 度 与 R2+ 有关。
R2+使O/Si负离子团解聚，粘度下降 Z/r大，增加粘度。 R2+对粘度降低的次序： Ba2+>Ca2+>Mg2+
lg A B
T T0 式中 A、B、T0――均是与熔体组成有关的 常数。
例：熔体在727 ℃的粘度是107Pa.s，在1156 ℃ 是103Pa.s，在什么温度下粘度为106Pa.s？
lg A B
T T0
冶金学第三章 金属熔体-PPT课件
lnB展开式
2
0 B
ln ln B B ln ln ( x x ) B B 3 x x 2 3
2 2 2 1 2 ln ln ln 2 B B B ( x 2 x x x ) B 2 3 3 2 2 2 ! x x x x B 2 3 3
0 B K lg f lg f e w [ B ] e w [ K ] B B B B
0 f [B ] 0 B 1 ★ w
0 lg f2 0
( B ) ( 3 ) ( K ) lg f lg f lg f lg f B B B B
( B ) ( 3 ) ( K ) f f f f B B B B
i i
j
异类相互作用系数之间的关系
j i
M M M M 1 j j i j j j i e [( 1 ) 1 ] 230 e i i i 230 M M M j i i
2.1.4 相互作用系数的温度关系式
群聚态模型(流动集团模型 )
金属熔化时，原子间的键在一定程度上仍保持着，但原子的有序分 布不仅局限于直接邻近于该原子的周围而是扩展到较大体积的原子 团内，即在这种原子团内保持着接近于晶体中的结构，这称为金属 熔体的有序带或群聚态。有序带的周围则是原子混乱排列的无序带， 但它们之间没有明显的分界面，所以不能视为两个相。这种群聚态 不断消失，又不断产生，而一个群聚态的原子可向新形成的群聚态 内转移。溶解于金属液中的元素在此两带内有不同的溶解度，能大 量溶解于固体金属中的元素在有序带内的溶解度比较高，表面活性 元素多在此两带的界面上存在。
1.2 熔体的结构
3
冶金原理(3.2)--冶金熔体的结构
第三章冶金熔体的结构3.0概述冶金熔体的结构：指冶金熔体中各种质点（分子、原子或离子）的排列状态。
熔体结构主要取决于质点间的交互作用能。
冶金熔体的物理化学性质与其结构密切相关。
相对于固态和气态，人们对液态结构，尤其是冶金熔体结构的认识还很不够。
在接近临界温度时，液态与气态较接近。
在通常情况下，冶金熔体的结构和性质更接近于其固态。
不同的冶金熔体具有明显不同的结构和性质。
3.1金属熔体的结构3.1.1金属晶体的结构晶体：由占有晶体整个体积的、在三维方向上以一定距离呈现周期而重复的有序排列的原子或离子构成——物质结构的远程有序性。
基本概念：单位晶胞、晶格常数、配位数、晶格结点、金属键典型的晶体结构：面心立方、体心立方和密堆六方铁的结构：原子半径：1.28*10-l0m，三种晶型：αFe→γFe(1185K)γFe→δFe(1667K)αFe、δFe：体心立方晶格，配位数为8γFe：面心立方晶格，配位数为12固溶体：当有其它固体原子溶入某种固体置换型固溶体——各组分的原子在晶格结点位相互置换，置换的异种原子的半径差别不大；间隙型固溶体——组分的原子占据了本体晶格的空隙位，两种原子的半径差别很大。
如：碳原子占据在铁晶体结点间的空隙位。
3.1.2金属熔体的结构基本事实I金属的熔化潜热仅为汽化潜热的3%～8%对于纯铁，熔化潜热为15.2kJ·mol-1，汽化潜热是340.2kJ·mol-1→液态金属与固态金属的原子间结合力差别很小金属熔化时，熵值的变化也不大，约为5～10J·mol-1·K-1→熔化时金属中原子分布的无序度改变很小。
熔化时大多数金属的体积仅增加2.5%～5%，相当于原子间距增加0.8%～1.6%→在液态和固态下原子分布大体相同，原子间结合力相近。
金属液、固态的比热容差别一般在10%以下，而液、气态比热容相差为20%～50%。
→金属液、固态中的原子运动状态相近。
《熔体的结构》课件
2 熔体的粘度
熔体的粘度取决于分子间 的相互作用和分子自身运 动的速度。不同物质的熔 体粘度差异很大。
3 熔体的流变特性
熔体具有流动性，可以通 过外力的作用改变形状， 其流变特性对材料的加工 和应用具有重要影响。
熔体的分子结构
简单分子熔体
由分子间的非共价力相互连接 而成的熔体，如水的熔体由氢 键相互连接形成。
高分子熔体
由大量链状或网状高分子复合 物相互连接而成的熔体，如塑 料的熔体。
离子熔体
由离子间的电力相互连接而成 的熔体，如盐的熔体。
熔体的晶体结构
1
相变过程
熔体经过冷却逐渐形成固态晶体，其中包括晶格排列和结晶生长过程。
随着材料科学的发展，熔体在新材料研究中将发挥更重要的作用，探索更多创新性的材 料。
2 熔体技术的发展趋势
熔体技术将不断革新，通过改进加工工艺、提高材料性能，满足不断增长的应用需求。
结束语
熔体的重要性
熔体是材料科学中不可或缺的研究对象，深入理解和应用熔体对材料领域的发展至关重要。
熔体的未来展望
通过研究熔体的结构和性质，我们将能够创造出更加高效、可持续和创新的材料，促进科技 进步。
《熔体的结构》PPT课件
通过本课件，我们将探讨熔体的结构及其在材料科学中的重要性。熔体是什 么？为何它对材料的性质产生重要影响？让我们一起来了解吧！
什么是熔体
熔体的定义
熔体是物质在升温过程中由固态转变为液态的状态，具有较高的温度和流动性。
熔化的条件
熔化需要达到物质的熔点温度，并提供足够的能量使分子间的相互作用力克服。
2
最新03-冶金熔体的结构PPT课件
✓ 在一定温度下必有平衡的CaO、SiO2和CaO•SiO2 存在。
熔渣的性质主要取决于自由氧化物的浓度，只有自由 氧化物参加与熔渣中其它组元的化学反应。
二、分子理论的的应用及存在的问题
分子理论的应用
熔渣的氧化能力
▪ 熔渣的氧化能力决定于其中未与SiO2或其他酸性氧化
熔盐结构的空穴模型 （续）
为了说明熔盐在熔化时体积增加显著，须假定有 空穴存在。 在晶体晶格中插入空穴后，平均配位数减少。 如：LiCl的配位数随着熔融而从 6 减少到 4。 空穴是在作为谐振子作用的球状的阴阳离子间形 成的。 空穴体积相当于熔融时的体积膨胀量，空穴是均 匀分布的。 计算表明，对于碱金属卤化物，空穴占据晶格的 1/6~1/5。
a CaO x CaO ， a SiO 2 x SiO 2 ，
a x CaO SiO 2
CaO SiO 2
在一定条件下，熔渣中的简单氧化物分子与复杂化合 物分子间处于动态平衡，如：
CaO + SiO2 = CaO•SiO2 G = 992470 + 2.15T J·mol1 ✓ 当反应达平衡时，其平衡常数为
模型II
液态金属中的原子相当于紊乱的密集球堆，这里既没有晶 态区，也没有能容纳其他原子的空洞。 在紊乱密集的球堆中，有着被称为“伪晶核”的高致密区。 模型II突出了液态金属原子的随机密堆性。
液态金属的结构起伏
液态金属中的“晶态小集团”或 “伪晶核”都在不停地变 化，它们的大小不等，时而产生又时而消失，此起彼伏。 结构起伏的尺寸大小与温度有关。温度愈低，结构起伏的 尺寸愈大。
0.296
10.6
0.286
0.335
第三章 熔体的结构与性质(完整)
第三章熔体的结构与性质一、名词解释1、金属液的类晶结构:金属液在过热度不高的温度下具有准晶态结构，即金属液中接近中心原子处原子基本呈有序的分布，与晶体中相同（即保持近程有序），而在稍远处原子的分布几乎是无序的（即远程有序消失）。
2、铁液中的群聚态：过热度不高（10%-15%）的铁液，在一定程度上仍保持着固相中原子间的键。
但原子的有序分布不仅局限于直接邻近于该原子的周围，而是扩展到较大体积的原子团内，即在这种原子团内保持着接近于晶体中的结构，这被称为金属液的有序带或群聚态。
3、（还原性渣）炉渣的还原性：指炉渣从金属液中吸收氧，使之发生脱氧反应的能力。
4、（氧化性渣）炉渣的氧化性：指炉渣向与之接触的金属液供给氧，使其中的杂质元素氧化的能力。
（炉渣向金属液供给氧的能力。
）5、炉渣的磷容量：熔渣具有容纳或溶解磷酸盐或磷化物的能力。
6、炉渣的容量性质：炉渣具有容纳或溶解某种物质的能力。
7、炉渣的硫容量：炉渣具有容纳或溶解硫的能力。
8、炉渣的碱度：指炉渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物的含量比值。
9、炉渣的熔点：加热时固态炉渣完全转变为均匀液相或冷却时液态开始析出固相的温度。
10、炉渣的表观（黏度）粘度：当炉渣内出现了不溶解的组分质点或是在温度下降时，高熔点组分的溶解度减少，成为难溶的细分散状的固相质点而析出，炉渣变为不均匀性的多相渣，其粘度（黏度）比均匀性的渣的粘度（黏度）大得多，不服从牛顿（黏）粘滞定理，则其粘度称为表观粘（黏）度（炉渣成为非均匀性渣）。
11、表面活性元素：能够导致溶剂表面张力剧烈降低的元素，如微量的O S N等。
12、表面活性物质：能导致溶剂表面张力剧烈降低的物质。
二、填空1、在冶金生产中，认为氧、硫等是铁液的表面活性元素，其原因是：氧硫等元素的存在会导致铁液的表面张力显著降低。
2、反应[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] ，反应[C]+(FeO)=CO+[Fe]，[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO]，[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]，[S]+(CaO)=(CaS)+[O]的离子方程式为：[Si]+4( O2-)+2(Fe2+)=(SiO44-)+2[Fe]；C]+(O2-)+(Fe2+)=CO+[Fe]；[ S] +（O2-）=（S2-）+[O]；[Mn]+(Fe2+)=(Mn2+)+[Fe]；[S]+( O2-)=(S2-)+[O]。
无机材料科学基础 第3章 熔体和玻璃体
第三章熔体和玻璃体§3-1 熔体的结构-聚合物理论一、聚合物的形成硅酸盐熔体聚合物的形成可分为三个阶段：（一）、石英颗粒分化熔体化学键分析：离子键与共价键性(约52％)混合。
Si-O键：σ、п 故具有高键能、方向性、低配位特点；R-O键：离子键键强比Si-O键弱 Si4+能吸引O2-；在熔融SiO2中，O/Si比为2：1，[SiO4]连接成架状。
若加入Na2O则使O/Si比例升高，随加入量增加，O/Si比可由原来的2：1逐步升高到4：1，[SiO4]连接方式可从架状变为层状、带状、链状、环状直至最后断裂而形成[SiO4]岛状，这种架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。
由于Na+的存在使Si-O-Na中Si-O键相对增强，与Si相联的桥氧与Si的键相对减弱，易受Na2O的侵袭，而断裂，结果原来的桥氧变成非桥氧，形成由两个硅氧四面体组成的短链二聚体[Si2O1]脱离下来，同时断链处形成新的Si-O-Na键。
邻近的Si-O键可成为新的侵袭对象，只要有Na2O存在，这种分化过程将会继续下去。
分化的结果将产生许多由硅氧四面体短链形成的低聚合物，以及一些没有被分化完全的残留石英骨架，即石英的三维晶格碎片[SiO2]n 。
（二）、各类聚合物缩聚并伴随变形由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na2O，这个过程称为缩聚。
[Si04]Na4+[Si2O7]NA6=[Si3O10]Na8+Na2O（短链）2[Si3O10]Na8=[SiO3]6Na12+2Na2O（三）、在一定时间和一定温度下，聚合⇌解聚达到平衡缩聚释放的Na2O又能进一步侵蚀石英骨架，而使其分化出低聚物，如此循环，最后体系出现分化⇌缩聚平衡。
熔体中存在低聚物、高聚物、三维晶格碎片、游离碱及石英颗粒带入的吸附物，因而熔体是不同聚合程度的聚合物的混合物，这些多种聚合物同时存在便是熔体结构远程无序的实质。
熔体和玻璃体_1课件
合物并存。 不同聚合程度的聚合物发生变形、缩聚，最终达到
分化 缩聚平衡，熔体中不同聚合程度的负离子团同 时并存，有：[SiO4]4－（单体）、（Si2O7）6－（二聚 体）、（Si3O10）8－（三聚体）…（SinO3n＋1）（2n＋1）－ （n聚体）n＝1，2，3…∞，以及三维晶格碎片（SiO2）n
一. 熔体结构
（一）X—RAD分析:
图为SiO2的气体、熔 体、玻璃体和晶体的 X射线衍射图。
结论： ① 熔体和玻璃的结构相似 ② 结构中存在着近程有序区
This y ear, my town construction work in the city , municipal government, municipal construction Bureau of the direct leadership and support, the Town party committee
4) 熔体中的可逆平衡：
[ S 4 ] 4 － [ i S n O O 3 n 1 ] 2 ( n i 1 ) － [ S n 1 O 3 n 4 ] 2 i ( n 2 ) － ＋ O 2 －
结果：使熔体中有多种多样的聚合物，高温时低聚物各自以 分立状态存在，温度降低时有一部分附着在三微碎片上，形 成“毛刷”结构。温度升高“毛刷”脱开。反应的实质是：
This y ear, my town construction work in the city , municipal government, municipal construction Bureau of the direct leadership and support, the Town party committee
《熔体的结构》课件
目 录
• 熔体的定义与特性 • 熔体的微观结构 • 熔体的物理性质 • 熔体的化学性质 • 熔体与环境的关系 • 熔体在工业中的应用
01
熔体的定义与特性
熔体的定义
熔体定义
熔体是一种物质状态，其中分子 或原子在热能作用下具有较高的 流动性，并呈现出液态的特性。
熔体的形成
当物质受到足够的热能作用时， 其固态晶体结构被破坏，分子或 原子获得足够的能量以克服相互 间的吸引力，形成自由流动的状
分子间作用力
熔体中分子或原子间的相互作用力 决定了其物理性质，如粘度、表面 张力等。
熔体的分类
01
02
03
有机熔体
有机熔体是指由有机化合 物组成的熔体，如聚合物 熔体、油脂等。
无机熔体
无机熔体是指由无机化合 物组成的熔体，如玻璃、 金属熔体等。
混合熔体
混合熔体是指由两种或多 种物质组成的熔体，其性 质取决于各组成物质的性 质和比例。
态。
熔体的特点
熔体具有液态的流动性，可以自 由流动和润湿其他物质表面，同 时其粘度、密度和分子间作用力
等物理性质与液态相似。
熔体的特性
粘度
熔体的粘度是衡量其流动性的一 个重要参数，粘度越低，流动性
越好。
密度
熔体的密度是其在一定温度和压力 下的质量与体积的比值，不同物质 在熔融状态下的密度也有所不同。
在其他领域的应用
食品加工
熔体在食品加工中用于制作巧克力、糖浆、果酱等。
陶瓷与玻璃制造
熔体在陶瓷和玻璃制造中起到传递热量和形成所需形状的作用。
新能源领域
熔融盐在新能源领域中用于太阳能热发电和核能发电的热量传递和存 储。
】熔体结构
在熔点时具有粘度高，并且粘度随温度降低而剧烈增高的 熔体（如 SiO2 熔体）易形成玻璃；在熔点附近粘度低的熔体 （如 LiCl 熔体）不易形成玻璃，必须非常快地冷却。 粘度和熔点是形成玻璃的重要标志；冷却速率是形成玻璃 的重要条件。
2、玻璃形成的结晶化学条件
• 键强 氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的重要条件。 M-O的单键强度=化合物MOX的分解能/正离子M的配位数
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和渐变的
晶体
玻璃
玻璃形成温度Tg（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。 玻璃软化温度 Tf ：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。 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”。
如：Al2O3、 ZnO、 PbO 等。 • 键型 纯粹的离子键、金属键、共价键都不易形成玻璃，形成玻 璃必须具有极性共价键或金属共价键。
三. 玻璃结构 玻璃结构：玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度及它们彼 此之间的结合状态。 1、晶子假说
要点：1）玻璃是由其化学成分的“晶子”组成；
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。
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（见P84,图3-12）。
（3）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 变得疏松，粘度下降。 （4）SiO2和ZrO2的影响 SiO2 和 ZrO2 都起“补网”作用，使粘度提高。
无机非金属材料基础PPT课件第三章 熔体和非晶体固体 玻璃体
~0.5 0.75
0.67
0.58
0.3
0.3
0.65
dT/dt(℃/s)
10-6
10-2
10-6
103
10-5
10-6
10-1
108
107
10-3
(1) 熔点时的粘度高，易形成玻璃，
析晶阻力较大，TM时的粘度是形成玻
结
璃的主要标志。
(2) dT/dt越小，容易形成玻璃。
论
(3) Tg/TM接近“ 2/3”时，易形成玻
一、玻璃态物质形成方法归类
1.传统玻璃生产方法： 缺点：冷却速度较慢，一般40～60K/h。
近代有各种超速冷却 法，冷却速度达
106～108K/sec(实验室急冷达1～10K/s), 用以制造Pb－Si , Au－Si－Ge金属玻璃， V2O5 ，WO3玻璃(一般均为薄膜)。
2. 非熔融法
例：
化学气相沉积“ CVD”制取各种薄膜和涂 层；
B、Ga、In、TI、Ge、Sn、N、P、As、Sb、Bi、O、Sc 的硫化物：As2S3、Sb2S3、CS2 等
Tl、Si、Sn、Pb、P、As、Sb、Bi、O、S、Te 的硒化物
Tl、Sn、Pb、Sb、Bi、O、Se、As、Ge 的碲化物
BeF2、AlF3、ZnCl2、Ag (Cl、Br、I)、Pb（Cl2、Br2、I2）和多组分混合物 R1NO3－R2（NO3）2, 其中 R1＝碱金属离子，R2＝碱土金属离子 K2 CO3－MgCO3 TI2SO4、KHSO4 等
仅就热力学条件来说，玻璃体与晶体 内能差值很小，热力学条件不能做形成玻 璃或析晶的条件。
2、形成玻璃的动力学手段
1、Tamman观点： 影响析晶因素:成核速率Iv和晶体生长速率u，需
第三章 熔体
1. 熔体化学键分析
Si－O键键性的分析：
离子键与共价键性(约52％)混合。
Si(3s23p2)——4个sp3杂化轨道构成四面体。 Si与氧结合时,形成三种杂化轨道sp、 sp2、 sp3， Si--O形成 σ 键。
同时O满的p轨道与Si全空着的d轨道 形成dπ-pπ 键，这时π键叠加在σ键上，使 Si－O键增强和距离缩短。
第三章 熔体和 非晶态固体
主要内容
• • • • • • • 熔体的形成与结构 熔体粘度与成分的关系 熔体的表面张力 玻璃通性 玻璃形成条件 玻璃结构学说 玻璃实例
目的要求
•掌握熔体和玻璃体结构的基本理论、性质及转 化时的物理化学条件. • 用基本理论分析熔体和玻璃体的结构与性质。 •掌握“结构---组成----性能”之间的关系。
100.5～1.3×105 Pa· s：落球法。根据斯 托克斯沉降原理，测定铂球在熔体中下落速 度求出。
小于10－2 Pa· s：振荡阻滞法。利用铂摆在 熔体中振荡时，振幅受阻滞逐渐衰减的原理 测定。
工艺应用
玻璃熔制 熔渣对耐火材料的腐蚀 材料的烧结温度和速率 瓷釉的熔化
２、粘度一温度关系 （1） 弗仑格尔公式 ф＝A1ｅ－△u/kT η＝1/ф＝A2ｅ△u/kT logη＝A＋B/T （3－2） △u――质点粘滞活化能； k――波尔兹曼常数； T――绝对温标； A1 、 A2 、 A－－与熔体组成有关的
物质名称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol） Pb 28.47 27.30 Cu 31.40 31.11 Sb 29.94 29.81 Mn 46.06 46.47
4.
X射线衍射图相似
液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了 液体中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间
熔体结构一
硅酸盐熔体结构
1.基本结构单元－ [SiO4] 四面体 2.基本结构单元在熔体中存在状态－聚合体 基本结构单元在熔体中组成形状不规则、大小 不同的聚合离子团（或络阴离子团）在这些离子 团间存在着聚合－解聚的平衡。 3.影响聚合物聚合程度的因素 硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度（数 量）受组成和温度两个因素的影响。
107～1015 Pa· s：拉丝法。根据玻璃丝受力作用的伸长速度来确定。 10～107 Pa· s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内转动，
悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭转角的大小确 定粘度。
100.5～1.3×105 Pa· s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测定铂球
2000 1600 1200 1000
800
600
12
但这个公式假定粘滞
9
活化能只是和温度无关的常 数，所以只能应用于简单的
不缔合的液体或在一定温度 范围内缔合度不变的液体。 对于硅酸盐熔体在较大温度 范围时，斜率会发生变化，
0.6 0.8 1.0 1.2
Log η
6
3 0 0.4
1/T10-3 (K-1)
Na晶体 熔融热 (kJ/mol) 2.51 Zn晶体 6.70 冰 6.03
而水的气化热为40.46kJ／mol。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。
几种金属固、液态时的热容值
物质名称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol） Pb 28.47 27.30 Cu 31.40 31.11 Sb 29.94 29.81 Mn 46.06 46.47
3．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。 4. X射线衍射图相似 液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了液体中某一质
无机非金属材料基础PPT课件第三章 熔体和非晶体固体 玻璃体
种类 元素 氧化物 硫化物 硒化物 碲化物 卤化物 硝酸盐 碳酸盐 硫酸盐 硅酸盐 硼酸盐 磷酸盐 有机 化合物 水溶液 金属
由熔融法形成玻璃的物质
物
质
O、S、Se、P
P2O5 、B2O3、 As2O3、 SiO2 、GeO2 、Sb2O3 、In2O3 、Te2O3 、SnO2、 PbO 、SeO
第三章 熔体和 非晶态固体
第三节 玻璃的通性
一、各 向 同 性 二、 介稳性
三、 凝固的渐变性和可逆性
四、 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
一、各向同性
均质玻璃其各方向的性质如折射率、 硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热系数 等都相同（非均质玻璃中存在应力除外）。
玻璃的各向同性是其内部质点无序排
例子很多
非聚合物：甲苯、乙醚、甲醇、乙醇、甘油、葡萄糖等 聚合物：聚乙烯等，种类很多 酸、碱、氧化物、硝酸盐、磷酸盐、硅酸盐等，种类很多 Au4Si、Pd4Si、Tex－Cu2.5－Au5 及其它用特殊急冷法获得
由非熔融法形成玻璃的物质
原始物质 形成原因
固体 (结晶)
剪切应力 放射线照射
液体
形成络合物
第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等
第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等
Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻璃
出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可以消 除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，所以
也称退火温度上限。
Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态典型
性质的温度。相当于粘度109Pa·S，也是玻璃可拉 成丝的最低温度。
B、Ga、In、TI、Ge、Sn、N、P、As、Sb、Bi、O、Sc 的硫化物：As2S3、Sb2S3、CS2 等
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固体热容（J/mol） 27.30 31.11 29.81 46.47
3．固液态热容量相近(表3－1) 。
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。
4. X射线衍射图相似(图3－1) 。
液体衍射峰最高点的位置与晶体相近，表明了液体中某 一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶体中的相似。 液体衍射图中的衍射峰都很宽阔，这是和液体质点的有规则 排列区域的高度分散有关。由此可以认为，在高于熔点不太 多的温度下，液体内部质点的排列并不是象气体那样杂乱无 章的，相反，却是具有某种程度的规律性。这体现了液体结 构中的近程有序和远程无序的特征。
强度 I
气体 熔体
玻璃
晶体
sinθ λ
图3－1 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
综上所述:
液体是固体和气体的中间相，液体结 构在气化点和凝固点之间变化很大，在高 温（接近气化点）时与气体接近，在稍高 于熔点时与晶体接近。
由于通常接触的熔体多是离熔点温度 不太远的液体，故把熔体的结构看作与晶 体接近更有实际意义。
硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度 （数量）受组成和温度两个因素的影响。
表3－2 硅酸盐聚合结构
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图3－2 某一硼硅酸盐熔体中聚合物的分布随温度的变化
关于液体的结构理论有
液体的近程有序结构理论 1924年，佛仑克尔提出，解释了液体的流动
性。 “核前群”理论
可以解释液体的许多物化性质，如温度升高， 电导率上升。 聚合物理论
二、硅酸盐熔体结构
1.基本结构单元－ [SiO4] 四面体 2.基本结构单元在熔体中存在状态－聚合体
基本结构单元在熔体中组成形状不规则、 大小不同的聚合离子团（或络阴离子团）在 这些离子团间存在着聚合－解聚的平衡。 3.影响聚合物聚合程度的因素
2．晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。
Na晶体 Zn晶体 冰
熔融.03
而水的气化热为40.46kJ／mol。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。
表3－1 几种金属固、液态时的热容值
物质名称
Pb
Cu
Sb
Mn
液体热容（J/mol） 28.47 31.40 29.94 46.06
第三章熔体结构一
第一节 熔体的结构
一、对熔体的一般认识 二、硅酸盐熔体结构――聚合物理论
一、对熔体结构的一般认识
1．晶体与液体的体积密度相近。
当晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10 ％(相当于质点间平均距离增加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)。