非晶态固体

所以Li2O降粘度较Na2O、K2O显著 ，此时相
应熔体的粘度
Li O Na O K O
2 2 2
当R2O含量 >25mol% , O/Si比 高时，此时[SiO4]之 间连接已接近岛状， 孤立[SiO4] 很大程度 上依靠碱金属离子 相连。再引入R2O， Li+键力大使熔体粘 度升高，所以 Li2O升高粘度较 Na2O、K2O显著， 此时相应的熔体粘 度
（三）玻璃结构参数
（四）玻璃的性质
（一）XRD分析:
气体、熔体、玻璃体和方石英的XRD图
图3—8方石英与石英玻璃的X衍射图线
（一）XRD结果:
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
晶体中原子排列的图象可由X射线、电子、中子衍射分 析来获得，这些实验方法都是基于晶体结构的周期性。 在玻璃中原子排列没有这种有规则的周期性，因而通 常的结构分析方法也就不易确定其原子排列的具体图 象。
玻璃和液体的近程有序可以从径向分布函数的特征来 证实。
径向分布函数
原子的径向分布函数的定义是这样的：取固体中任意
一个原子中心作原点，计算在离开这个原点附距离
为ｒ到 r+dr 的球壳内原子的数目，如为c1。把固体
中每个原子作为原点，都可以得到这样一个 ci 值。 n 1 对试样中所有原子取平均值即得到 n Ci。定义
3、为什么要研究玻璃？（结构和 性能） • 熔体是玻璃制造的中间产物
• 瓷釉在高温状态下是熔体状态
原 因
• 耐火材料的耐火度与熔体含量 有直接关系 • 瓷胎中40%—60%是玻璃状 态（高温下是熔融液态） • 复合材料增强玻璃纤维
§3-2 玻璃的结构
（一）X—RAD结果 （二）结构描述 基本内容
Na2O . 2SiO2
Na2O . SiO2 2Na2O . SiO2
5/2
3/1 4/1
层状
链状 岛状
280
1.6 <1
在1400℃时钠硅系统玻璃粘度表
(2) R+对硅酸盐熔体（SiO2）粘度的影响： 随加入量增加而显著下降。
(3) Al2O3补网作用
(4) R+对R2O－SiO2熔体黏度的影响 R2O含量<25mol% , O/Si比较低时，对粘度起 主要作用的是四面体间Si－O的键力；再引入 R2O，其中Li+半径小，削弱Si－O键的作用大，
●
Zn
2.00 离子半径
＋2价离子对74SiO2-10CaO-16Na2O熔体粘度的影响
第三章完
•掌握玻璃体结构的基本理论、
本 章 要 求
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。
第三章：非晶态固体
问题的引出：
晶体（理想wk.baidu.com的特点——
晶体（实际）的特点——
整 体 有 序
【举例 】
熔体与玻璃的特点—？ 与晶体有什么不同？
图3—1结晶态、玻璃态与过冷液态之间的关系
水的粘度为１厘泊左右，而蓖麻油的粘度为1000厘 泊。从液态形成玻璃的过程是粘度增大的过程，固
体的粘度在1015泊以上。
工作点—η =104泊， 是玻璃进行成型加 工的温度范围。 软化点—η =108泊。 玻璃的自重就可以 产生明显的流变。 Tf玻璃拉丝温度 退火点—η =1013泊。 在该温度以上，玻 璃中内应力可以消 除。 Tg玻璃化转变温度 =T13
图3—6
非晶态硒的径向分布函数
图3—7
非晶态SiO2的径向分布函数
图3—9 （a）方石英（SiO2）晶体结构； （b）石 英玻璃（SiO2）无规则网络结构 （图中只画出四面体中的三个氧离子）
Si—O—Si≡+Na—O—Na ≡ ≡Si—O O—Si≡ Na Na
(1) O/Si的影响：
分 子 SiO2 式 O/Si [SiO4]连接程度 2/1 骨架 粘度(dpa.s) 1010
因为衍射分析所提供的只是原子的平均环境的知识， 也就是说不同原子构型的非晶态可能获得同样的衍射 分析结果，这当然是不够理想的。 目前可以利用X射线衍射等方法来研究玻璃的结构，但 它们主要提供的是关于原子及离子的近程有序结构的 信息，如配位数、平均位置的对称性、键特征等等。 Ｘ射线衍射分析所提供的信息，可以用径向分布函数 来描述。
i 1
(r)为距离等于 r 的球壳上原子的平均密度。 则
1 4r (r )dr n ci 2 i 1 n
径向分布函数可以描述固体中原子排列的 有序程度。
图3—5径向分布函数示意图 （a）周期为 a 的二维正方排列；（b）径向分布函数图
对于完全无序分布的气态原子来说，应该 是常量，因此径向分布函数应该是一条 无起伏的二次曲线。
当两个面积为S，相隔距离为ｘ的平 行流体层以一定的速率梯度dv／dx
发生相对移动时，必然需要有一个力
ｆ来克服流体的内摩擦。这个内摩擦 力ｆ的大小为：
dv f = η •S dx
比例系数η 就是粘度
即ｆ与面积Ｓ及速率梯度dv／dx成正比，比例系数η 就是粘度。 粘度的单位 当Ｓ的单位为厘米2，dv／dx的单位为秒-l，ｆ的单位为 达因时，η 的单位为达因· 秒· 厘米-2，即克· 厘米-l· 秒-1， 工程上把1克· 厘米-1· 秒-1称为1泊。 1 泊=100厘泊。 在国际单位制中为牛顿· 秒· 米-2， 1牛顿· 秒· 米-2=1Pa ·s=10泊 。
Li O Na O K O
2 2 2
(5) R2＋对粘度作用：
R2＋对O/Si影响与R＋相同，同时应考虑离子极化 对粘度的影响。
100 80
Si
(P)
60 40
●
Mg
20 0
Ni● ●Ca Ca● ● ● Cu Mn Sr● Ba ● ● Pb Cd 0.50 1.00 1.50