玻璃的结构与性质.ppt

关于玻璃的结构与性质
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玻璃结构的假说
晶子学说
认为玻璃由微晶和无定形物质两部分组成，微晶与无定形物质间有明显的界限；微晶取向无序。
可以解释玻璃的分相、晶化等。
无规则网络学说
认为玻璃璃粘度与温度的关系
所有实用硅酸盐玻璃，其粘度与温度的变化规律都属于同一类型。
–1011 ，玻璃的粘度由温度和化学组成决定。
1011 - 1014 ，玻璃的粘度由时间、温度和化学组成决定。
玻璃的料性
lg
T/C
600 800 1000 1200
应变点
退火点
变形点
软化点
流动点
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奥霍琴法
适用于含有MgO，Al2O3的钠钙硅玻璃。Na2O在12%-16%，CaO＋MgO在5%-12%， Al2O3在0-5%，SiO2在64%-80%范围时，可用下式
　　　T＝AX＋BY＋CZ＋D
富尔切尔法
适用于温度在500-1400，粘度在10-，各组成范围为：1molSiO2，- molNa2O, - ,0-,- .
T＝T0＋B/(tan+A)
A=-+++-+
B=---+++
T0=--++++
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表面张力的定义
影响表面张力的因素
一定范围内温度升高，质点间结合力减弱，液体的表面张力减小。
各种氧化物对表面张力的影响表1-2
F-、SO42-能显著降低玻璃液的表面张力
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玻璃组成的影响
网络形成体氧化物确定玻璃网络基本结构单元的体积大小。
网络中间体氧化物处于网络空隙中时，一般使玻璃密度上升；成为网络一部分时，使玻璃密度下降。
较小半径的网络外体阳离子填充在网络空隙中时，增加玻璃密度；较大半径的阳离子由其对玻璃分子质量和体积的影响来决定。
玻璃密度随温度升高而下降。
热历史的影响　P18
冷却速率越大，玻璃密度越小。
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玻璃的热历史
热历史对玻璃密度的影响：
淬冷玻璃密度比退火玻璃的小。
在一定退火温度下保温一定时间后，玻璃密度趋向平衡。
冷却速度越快，偏离平衡密度越高，Tg值越高。
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　玻璃的力学性质
玻璃的理论强度和实际强度
提高玻璃机械强度的方法：退火、钢化、表面处理与涂层、微晶化、与其它材料复合等。
影响玻璃机械强度的主要因素：
化学组成
提高抗张强度的顺序
CaO>B2O3>BaO>Al2O3>PbO> Na2O > (MgO, k2O)
提高抗压强度的顺序
SiO2 > (Al2O3,MgO) > As2O5>B2O3 > PbO>CaO
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玻璃中的缺陷
缺陷与玻璃的熔化过程密切相关
温度
常温下玻璃的强度呈下降趋势；
当温度高于200C时，玻璃强度增加；
升至玻璃转变温度下，玻璃的强度进一步增加。
玻璃中的应力
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玻璃的硬度取决于化学成分（化学键强和离子的配位数）
网络生成体离子使玻璃硬度提高；网络外体离子使玻璃硬度降低。
氧化物提高玻璃硬度的能力　
SiO2 > B2O3 > (BaO,ZnO,MgO) >Al2O3 > Fe2O3>K2O>Na2O >PbO
急冷玻璃较慢冷玻璃硬度小。
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玻璃的脆性
常用抗冲击强度来表示。
脆性与玻璃成分、玻璃的均匀性、热历史、试样厚度与形状等有关。
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玻璃的热膨胀系数（线膨胀系数）
玻璃的热膨胀系数计算
式中　 n—玻璃中各氧化物的热膨胀计算系数；
　　　　　Pn—玻璃中各氧化物质量分数（%）。
热膨胀系数的影响因素：
玻璃中非桥氧越少，玻璃的热膨胀系数越小；
急冷玻璃较慢冷玻璃的热膨胀系数大。
玻璃的热稳定性
热膨胀系数和厚度越大，玻璃的热稳定性越差。
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