第六章非晶态固体新.ppt

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1、第六章非晶态固体第一节熔体的概念第二节玻璃的通性第三节玻璃的形成第四节玻璃的结构第五节玻璃的类型这里要讲的熔体和玻璃体，是凝聚态物资中另外两种状态，相对晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有不规则性。至少在长距离范围结构具有无序性，因此这类材料属于非晶态材料。熔体：特指加热到较高温度才能熔化的物质的液体，即具有较高熔点物质的液体。熔体快速冷却则变成玻璃体，因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质相近的两种聚集状态。对于它们的研究对理解无机材料的形成和性质有着重要的作用。如：水泥行业，在熟料高温煅烧时，要出现一定量液相及熔体，才利于熟料的烧

2、成。它的性质，如粘度、表面张力等决定了C3S形成的难易和质量的好坏。陶瓷釉的施挂及烧结等都与熔体有关。特别是玻璃行业，熔体与玻璃之间的转化，更为重要。本章主要介绍熔体，玻璃的通性、结构、形成等内容。这些知识对控制材料的制造过程和改善材料性能具有重要意义。第一节熔体一、对熔体的一般认识二、熔体的性质三、熔体的形成第一节熔体一、对熔体的一般认识（一）液体液体具有流动性和各相同性，与气体相似，又具有较大凝聚力和很小的压缩性，则又与固体相似。液体的结构在气化点和凝固点之间变化很大，在高温（接近气化点）时与气体相近，在稍高于熔点时与晶体接近。因此，

3、液体内部的质点排列并不像气体那样杂乱无章，相反具有某种程度的规律性。即近程有序远程无序。（二）熔体由于通常的熔体多是离高温熔点温度很近的液体（粘度大），故把熔体的结构看做与晶体接近更有实际意义。这是因为把有序的晶体加热到熔点并熔化成熔体时，晶体的晶格受到破坏，而使其不再远程有序。但由于晶体溶化后质点的间相互作用及热运动状态变化不大，有些质点周围仍然围绕着一定数量的有规则排列的质点。因而近程有序。即急冷后成玻璃体结构为近程有序远程无序。气体熔体晶体玻璃强度IsinθλX射线衍射图相似表明了液体中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶体

4、中的相似。这体现了液体结构中的近程有序和远程无序的特征。熔体衍射峰最高点的位置与晶体相近。表明了熔体中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距和晶体中的相似。熔体衍射图中的衍射峰都很宽阔。这是和熔体质点的有规则排列区域的高度分散有关。由此：在高于熔点不太多的温度下，熔体内部质点的排列并不是象气体那样杂乱无章的，相反，却这体现了液体结构中的近程有序和远程无序的特征。是具有某种程度的规律性。（三）硅酸盐熔体因为硅酸盐晶体是以[SiO4]形式存在，Si-O键结合力强，在转变成熔体时难以破坏，所以硅酸盐熔体中质点不可能全部以简单的离子形式存在，而

5、是以[SiO4]形式存在，具有粘度大的特点。所以易成玻璃体。硅酸盐熔体的特点：由于Si4+电荷高半径小，它有很强的形成硅氧四面体的能力。Si-O间电负性差值为1.7，此时Si-O键约有52％共价键和48％的离子键。Si-O键的键合方式决定它有以下特点：高键能：使Si-O键能在熔体中持久存在。方向性：键有明显的取向性，因而可以形成一定的结构。低配位：一个原子所能形成的键的数目较少，所以配位数小。键有韧性：键角可以在一定范围内绕轴转动。二、熔体的性质（一）粘度粘度是流体（液体或气体）抵抗流动的量度。当液体流动时：F＝ηSdv/dx式中F―两层

6、液体间的内摩擦力；S―两层液体间的接触面积；dv/dx―垂直流动方向的速度梯度；η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。粘度物理意义是指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是Pa·s（帕·秒）。玻璃粘度是玻璃的一个重要物理性质。它对玻璃的溶化、成型、退火、热加工和热处理等都有密切关系。许多工艺规程都是根据玻璃的粘度数据来制定的。水泥生产中熔体的粘度影响C3S的形成速度和煅烧操作。陶瓷釉料的配制、施釉、煅烧等都与粘度有关。粘度的测定：硅酸盐熔体的粘度相差很大，从10－2～1015Pa·s，因此不同范围的粘度用不同方法测定

7、．107～1015Pa·s：拉丝法。根据玻璃丝受力作用的伸长速度来确定。10～107Pa·s：转筒法。利用细铂丝悬挂的转筒浸在熔体内转动，悬丝受熔体粘度的阻力作用扭成一定角度，根据扭转角的大小确定粘度。100.5～1.3×105Pa·s：落球法。根据斯托克斯沉降原理，测定铂球在熔体中下落速度求出。小于10－2Pa·s：振荡阻滞法。利用铂摆在熔体中振荡时，振幅受阻滞逐渐衰减的原理测定。1、玻璃粘度与温度的关系（1）粘度-温度曲线右图为硅酸盐玻璃的粘度-温度曲线。玻璃液在高温时，粘度变化不大；随着温度的降低，粘度的变化慢慢增大，待到低温时，粘

8、度就急剧地增加。玻璃熔体在冷却过程中粘度不断地增长称为玻璃的硬化或固化。冷却过程中玻璃液粘度增加的快慢称为硬化速度。（2）玻璃的特性温度在玻璃温度-粘度曲线上存在着一些代表性的点称为特性温度或