非晶态玻璃习题.ppt

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1、第二、三章熔体和玻璃体习题课1、熔体的聚合物理论：形成的三阶段初期：主要是石英颗粒的分化；中期：缩聚反应并伴随聚合物的变形；后期：一定T、t达到聚合解聚平衡。熔体的性质：粘度和表面张力粘度理论2、玻璃的结构晶子假说无规则网络学说玻璃形成条件：玻璃的结构参数2/3规则3－5玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算非桥氧分数。分析：要应用关系式，必须换算成mol%。解：玻璃组成Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6Z＝4X＝2R－Z

2、＝2×2.36－4＝0.72Y＝Z－X＝4－0.72＝3.28非桥氧数％＝3－6有两种不同配比的玻璃其组成如下：序号Na2O(wt%)Al2O3(wt%)SiO2(wt%)181280212880试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：玻璃组成：序号Na2OAl2O3SiO2wt%mol%wt%mol%wt%mol%188.18127.488084.321212.184.878083.03对1＃玻璃，Na2O/Al2O3＝8.18/7.48>1Al3+被视为网络形成离子，Z=4Y=2Z－2R＝2(4－2.007)＝

3、3.986对2＃玻璃，Na2O/Al2O3＝12.1/4.87>1Al3+被视为网络形成离子，Z=4X＝2R－Z＝2×2.078－4＝0.156Y=Z－X＝4－0.156＝3.844讨论：1＃玻璃Y1＝3.986,2＃玻璃Y2＝3.844即有：Y1>Y2所以在高温下1＃玻璃粘度>2＃玻璃粘度3－7SiO2熔体的粘度在1000℃时为1015dpa.s，在1400℃时为108dpa.s，玻璃粘滞的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？解：(a)对＝0exp(E/kT)取对数得：L

4、n＝Ln0＋E/kT令A＝Ln0B＝E/k则Ln＝A＋B/T将、T值代入上式解之得：A＝－32.88B＝85828活化能E＝Bk＝85828×1.38×10－23＝1.18×10－18(J/个)粘滞的活化能=1.18×10-18×6.02×1023=710.3kJ/mol(b)上述数据是在恒压下取得，在恒容下，预计活化能会有所不同。因为恒容时熔体所受压力应增加，这将使其粘度增大，从而改变了活化能值。3－9在SiO2中应加入多少Na2O,使玻璃的O/Si＝2.5，此时析晶能力是增强还是削弱？解；假定引入的Na2O

5、的mol含量为x，则SiO2的mol含量为1－x此时析晶能力增强。3－10有一种平板玻璃组成为14Na2O-13CaO-73SiO2，其密度为2.5g/cm3，计算该玻璃的原子堆积系数(AFP)为多少？计算该玻璃的结构参数值？解：a、该玻璃的平均分子量在1nm3中原子数为在1nm3中原子所占体积Y=2Z－2R＝2×4－2×2.37=3.263－11有一组二元硅酸盐熔体，其R值变化规律如下，写出熔体一系列性质的变化规律(用箭头表示)R＝2；2.5；3;3.5;4(1)游离碱含量(2)O/Si(3)低聚合物数量(4)熔体粘度(5)

6、形成玻璃能力(6)析晶能力补充习题1、正硅酸铅玻璃密度为7.36g/cm3，求这个玻璃中氧的密度为多少？试把它与熔融石英(密度为2.2g/cm3)中的氧密度比较，试指出铅离子所在位置？解：正硅酸铅PbSiO3的分子量M＝207.2＋28＋16×3＝283.2在1cm3中PbSiO3的个数所以在正硅酸铅PbSiO3中氧的密度为同理结论：PbSiO3中氧的密度高于SiO2中氧的密度，则Pb为网络变性离子，在Si－O网络外。2、网络变性体(如Na2O)加到石英玻璃中，使O/Si比增加。实验观察到当O/Si＝2.5～3时，即达到形成玻

7、璃的极限。根据结构解释，为什么2

8、而成核，即低温有利于成核；高温熔体粘度小，质点移动速率大，晶核易相遇形成大的晶核而长大，即高温有利于生长。4、已知瓷釉与玻璃具有类似的结构，试用无规则网络学说说明瓷釉结构中各离子所处的位置。5、在硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃中，随着R2O的引入(<25mol％),玻璃熔体的粘度怎样