玻璃的通性和玻璃的转变

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,资源加工与生物工程学院,第四章 非晶态结构与性质4.3 玻璃的通性和玻璃的转变,第四章非晶态结构与性质,4.1 熔体的结构4.2 熔体的性质4.3 玻璃的通性和玻璃的转变4.4 玻璃的形成4.5 玻璃结构理论,4.3 玻璃的通性和玻璃的转变,一、玻璃的通性,二、玻璃的转变,一、,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，,由此而带来玻璃性质的加和性,物质体积与内能随温度变化示意图,过冷液体,玻璃,快冷,慢冷,晶体,a,b,c,d,e,f,h,T,g1,T,g2,T,M,T,V、Q,玻璃性质随温度的变化,a,b,c,d,a,b,c,d,d,c,b,a,II,III,T,g,T,f,温度,性质,曲线I第一类性质，如电导、比容、粘度等；,曲线II第二类性质，如热容、膨胀系数、密度、折射率等，符合加和性法那么；,曲线III第三类性质，如导热系数和一些机械性质弹性常数等，在TgTf转变范围内存在极大值。,【说明】1玻璃转变的二个特征温度：,Tg 玻璃转变温度，1012Pas，玻璃出现脆性的最高温度，也称玻璃脆性温度。该温度时可消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，那么也称退火上限温度退火点；,Tf 玻璃软化温度，108Pas，为玻璃开始出现液体状态典型性质的温度，该温度下玻璃可以拉制成丝；,TgTf 玻璃转变温度范围或称反常间距，是玻璃转变特有的过渡温度范围。,【说明】2玻璃性质的加和性法那么,玻璃的一些性能第二类性质随成分含量呈加和性变化，成分含量越大，对这些性质影响的奉献越大，即这些性质是玻璃中所含各氧化物特定局部性质之和。,【意义】利用玻璃性质的加和性可由玻璃成分粗略计算该玻璃的性质。,R,2,O-SiO,2,系玻璃R,2,O含量与分子体积的关系,1Li,2,O；2Na,2,O；3K,2,O,1,2,3,0,30,40,20,10,50,20,28,30,26,24,22,V,M,R,2,O(mol%),二、玻璃的转变,不同物质的熔点TM和玻璃转变温度Tg(液态玻璃态的温度之间呈简单线性关系。即：,Tg/TM2/30.667 实际上，冷却速率：qq0expEaRTg,式中 Ea与玻璃转变有关的活化能；R气体常数；q0与组成有关的常数。,一些化合物的熔点(T,M,)和转变温度(T,g,)的关系,冷却速率对玻璃转变的影响,T,g,与,T,M,的不同,T,g,是一个和动力学 有关的量度，,受冷 却速率影响很大,结构松弛驰豫：熔体内质点原子、离子或分子冷却到某一温度时，结构相应进行调整或重排，以达该温度时的平衡结构，同时放出能量。,结构调整速率与冷却速率：,结构调整速率冷却速率平衡结构晶体TM；,结构调整速率冷却速率偏离平衡结构玻璃Tg,那么：Tg取决于熔体结构调整速率以及冷却速率的相对大小,熔体粘度，结构调整速率,Tg,冷却速率,