玻璃工艺学第一章玻璃的物理化学特性.ppt

1.2.2玻璃的生成规律1热力学条件（玻璃的生成的热力学理论）玻璃的能量?G=?H–T?S高温熔体–T?S起主导作用?G0低温玻璃?H占主导?G0玻璃态内能相应结晶态物质，有析晶倾向形成玻璃的热力学条件:玻璃态与晶态的内能差越小越易形成玻璃结束第30页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.2.2玻璃的生成规律2动力学条件（玻璃的生成的动力学理论）玻璃形成与过冷度?T、粘度、成核速率Ir、晶体生长速率u等有关。熔体冷却速率非常关键结束第31页，共48页，星期日，2025年，2月5日Ⅰ玻璃体与熔体的结构关系1)硅酸盐熔体的结构硅酸盐熔体倾向形成形状不规则、短程有序的大离子聚集体3熔体结构、键性和键强对生成玻璃的作用（结晶化学理论）第32页，共48页，星期日，2025年，2月5日2)硅酸盐熔体的结构特点①熔体中有许多聚合程度不同的负离子团平衡共存,存在聚合平衡反应M2[SiO4]+Mn+1[SinO3n+1]?Mn+2[Sin+1O3n+4]+MO②负离子团形状不规则，短程有序第33页，共48页，星期日，2025年，2月5日③负离子团的种类、大小随熔体组成及温度变化而变化。④离子半径大而电荷小的的氧化物可使硅氧集团断裂出现，负离子团变小；⑤硅酸盐熔体中的分相现象是普遍的3)玻璃结构与熔体结构的关系①继承性②结构对应性第34页，共48页，星期日，2025年，2月5日第1页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.1玻璃的结构讨论的问题：玻璃的通性玻璃的结构学说几种常见的玻璃结构玻璃的热历史玻璃结构、成分和性能的关系结束第2页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.1.1玻璃的通性玻璃是一种具有无规则结构的非晶固体，其原子不象晶体在空间作长程有序的排列，而近似于液体具有短程有序长程无序的排列。结束1)玻璃的定义第3页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.1.1玻璃的通性2)玻璃的通性各向同性无固定熔点亚稳性熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性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结束第4页，共48页，星期日，2025年，2月5日1.1.2玻璃的结构学说玻璃的结构玻璃的结构是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度及它们彼此间的结合状态玻璃的结构学说晶子学说、无规则网络学说、凝胶学说、五角对称学说、高分子学说等。结束第5页，共48页，星期日，2025年，2月5日主要的玻璃结构学说是：结束晶子学说无规则网络学说第6页，共48页，星期日，2025年，2月5日主要的玻璃结构学说之晶子学说晶子学说（1921年前苏联学者列别捷夫提出）列别捷夫主要论点：玻璃是由无数“晶子”所组成，晶子是具有晶格变形的有序排列的区域，分散在无定形的介质中，从“晶子”部分到无定形部分是逐步过渡的，两者之间没有明显的界限。晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成结束第7页，共48页，星期日，2025年，2月5日实验证据：成分递变的钠硅双组分玻璃的X射线散射强度曲线结晶氧化硅和玻璃态氧化硅在3~26?m的波长范围内的红外反射光谱钠硅双组分玻璃系统的原始玻璃态和析晶态的红外反射和吸收光谱主要的玻璃结构学说之晶子学说结束第8页，共48页，星期日，2025年，2月5日成功之处：玻璃的结构特征是微均匀性以及近程有序未解决的问题：晶子的大小、含量和化学组成等未得到理论确定主要的玻璃结构学说之晶子学说结束第9页，共48页，星期日，2025年，2月5日主要的玻璃结构学说之无规则网络学说无规则网络学说（1932年德国学者扎哈里阿森）扎哈里阿森认为：凡是成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是离子多面体（四面体或三角体）构筑起来的。玻璃中结构多面体的重复没有规律。结束第10页，共48页，星期日，2025年，2月5日主要的玻璃结构学说之无规则网络学说实验证据：瓦伦对玻璃的X射线衍射光谱的一系列研究结果，石英玻璃、方石英和硅胶的X射线衍射光谱的对比；用傅立叶分析法和物质的晶体结构数据得到近距离内原子排列的图形，从而得到玻璃结构有序部分距离在1.0~1.2nm附近结束第11页，共48页，星期日，2025年，2月