非晶体结构及其与材料性能的关系.ppt

玻璃的通性和玻璃的转变


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  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
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当熔体冷却到凝固点Tf时，如果比体积V与内能发生突变，即是发生了结晶过程，Tf点叫凝固点，亦称熔点。Tf点前后V与内能随温度的变化率不同，曲线的斜度也不同。当熔体冷却到Tf时,V与内能不发生异常变化,而是沿着be变为过冷液体,当达到f点时(对应温度Tg1)，熔体开始固化,这时的温度称为玻璃化转变温度或脆性温度。

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图5－2 玻璃性质随温度的变化  Tg——； Tf——
a
b
c
d
a’
b’
c’
d’
d”
c”
b”
a”
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Tg
Tf
温度
性质
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图5-3R2O-SiO2系玻璃R2O含量与分子体积的关系 1-Li2O; 2-Na2O; 3-K2O
1
2
3
0
30
40
20
10
50
20
28
30
26
24
22
VM
R2O(mol%)
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不同物质的熔点Tf和玻璃转变温度Tg(液态一一玻璃态的温度）之间呈简单线性关系。即： Tg/Tf≈2/3＝ （3－6）则 △Sg/△SM≈1/3＝ （3－7） q＝q0exp［－Ea／RTg］ （3－8）式中 Ea――与玻璃转变有关的活化能； R――气体常数； q0――常数。
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图5-4 一些化合物的熔点(Tf)和转变温度(Tg)的关系
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图5－5 冷却速率对玻璃转变的影响
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（1）复合阴离子团大小与排列方式
（2）键强
（3）键型
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当今普遍认为，只要冷却速率足够快，几乎任何物质都能形成玻璃，参见表5－1、5－2。 目前形成玻璃的方法有很多种，总的说来分为熔融法和非熔融法。熔融法是形成玻璃的传统方法，即玻璃原料经加热、熔融和在常规条件下进行冷却而形成玻璃态物质，在玻璃工业生产中大量采用这种方法。此法的不足之处是冷却速率较慢，工业生产一般为40～60℃/h，实验室样品急冷也仅为1～10℃/s，这样的冷却速率不能使金属、合金或一些离子化合物形成玻璃。
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