无机材料物理化学__熔体和玻璃教材课程.ppt

3.2 熔体的性质 黏度的倒数－流动度 黏度和流动度表征了流体（熔体） 的流动程度：黏度越低，在外力下， 越短时间（越容易）改变离子相对位置 黏度的影响因素：温度和组成 3.2.1 黏度－T关系 T↑→黏度↓（黏度改变幅度较大，用lgη－T图表示） T＞Tg（转变点）时：福格尔公式 A、B、T0为常数 0.4 0.6 1.0 0.8 1.2 12 9 6 3 0 1600 2000 1000 1200 800 600 Log η 1/T10-3 (K-1) (180) (300) (550) kJ/mol NaCaSi玻璃黏度－T关系 * * 3.2 熔体的性质 3.2.2 黏度与组成的关系 黏度取决与硅氧四面体网络聚集程度 RO/R2O加入，破网，O/Si↑，黏度↓ 网络中间离子，如Al2O3，补网，黏度↑ 长石（R2O·Al2O3·SiO2）黏度大 矿化剂，非2价阴离子（OH－、F－）：CaF2等 阻碍桥氧形成，破网作用，降低烧成温度 * * 表面张力－表面能 定义：扩展液体表面需要 做功，表面能即将表面增大一个单位面 积所需要作的功(或把质点从内部移到表面所消耗的能量)。 比较： 数值相同，但表面张力是向量，表面能 是标量。 单位：N/m或 J/m2 硅酸盐熔体的表面张力比一般液体高，它随其组成而变化， 一般波动在220～380mN/m之间。 σ 影响 温度 组成 单位表面的质点数 表面质点受内部的结合力 影响表面张力( σ )的因素—— 5. B2O3的影响： [BO3]作平行于表面排列，层间结合力较小，表 面张力很小( σ ＝80N/m ),这样的表面与熔体内部之间能量差 较小，所以B2O3是瓷釉中常用的降低表面张力的组分。 6. 两种熔体混合时，表面张力不具加和性，其中较小的被排挤到 表面富集，混合体的表面张力以较小的为主。 7. 负离子对粘度也有影响，F－和SO32－都有降低粘度的明显作用。 8. 添加各种氧化物对熔体表面张力的影响 使 σ 增加的：SiO2 、Al2O3 、CaO 、MgO (无表面活性) 使 σ下降的： （1) K2O 、 PbO 、B2O3 、Sb2O3 、Cr2O3 (有表面活性，当 加入量多时粘度下降。) (2) V2O5 As2O5 SO3(强表面活性剂) 例如 ：Al－Si酸盐熔体σ＝317mN/m， 加入33％K2O使此熔体表面张力降至212mN/m ； 加入7％V2O5则表面张力可降至100mN/m 3.3 玻璃的形成 3.3.1 玻璃形成过程 熔体 玻璃 冷却 结晶化 晶体/微晶玻璃 普遍认为，冷却速率足够快→任何熔体都能形成玻璃 玻璃化 熔体分相 但工业、实验室冷却速度不足使一些金属合金及离子化合物玻璃化 40-50度/h 1-10度/s * * 金属玻璃 一种新型“金属玻璃”2004年在美国橡树岭国家实验室研制成功。这个在科学界引起轰动的成果，出自两名华裔科学家之手。 冷却速率高达100，000K～1，000，000K/s，内部金属原子还来不及找到自己的固定位置就已经凝固了，内部结构和玻璃一样杂乱无章，没有晶界和位错 硬度是目前世界上最好钢材的两倍；由于没有晶界和位错，所以有很强的抗腐蚀能力，不变质，重量轻；在一定的温度下有很高的柔性，它可以像泥巴一样，任你怎么捏都可以，但完全冷却后又非常坚硬。其不足之处是韧性不够理想。 由于它的超常坚硬，在军事上可以用于制造枪炮子弹、导弹和装甲车等。在体育上，适合于许多体育用品。比如用在高尔夫球杆上，就可以有更大的反弹力，使球能打得很远。它也可以用在电脑和手机的外壳上，轻便、美观、坚硬。它的性能和特点更为许多珠宝商带来商机。 第3章 熔体和玻璃体 序 周期性、有序性 固体 晶体 非晶体 近程有序，远程无序 熔体、玻璃体、高聚体（树脂、橡胶等） 熔体-高温液化的固体熔融状态 玻璃体－熔体的过冷产物 对材料制造和性能改进具有重要意义 * * 固体的能量 1.晶体内部能量均一、表面、缺陷处上升 2.非晶体位能大于晶体 3.非晶体能量分布不均匀（大量内表面存在） * * 3.1 熔体和玻璃体的结构 气体散射强度大 晶体：衍射峰显著－有序 熔体、玻璃体结构相似：无显著散射峰，在晶体相应位置弥散状散射强度最高值－近程有序 气体 熔体 晶体 玻璃 强度 I