《玻璃的形成及條》ppt課件

1、 怎樣的物質(zhì)才干構(gòu)成玻璃？ 玻璃構(gòu)成的條件和影響要素是什么？ 熔融法傳統(tǒng)的熔體冷卻法 非熔融法 氣相氣相堆積法、真空蒸發(fā)法 液相超急冷卻法、溶膠凝膠法 固相熱分解法、中子照射法 從熱力學(xué)角度，玻璃態(tài)具有較大的內(nèi)能，屬于亞穩(wěn)態(tài)； 然而由于玻璃與晶體的內(nèi)能相差不大，析晶動力較小。而且，析晶需求抑制一定的位壘，因此玻璃可長時間保管亞穩(wěn)態(tài)； 同一組成的玻璃與晶體的內(nèi)能相差越大，玻璃越容易析晶；內(nèi)能相差越小，越容易構(gòu)成玻璃。TSH G = 熱力學(xué)思索的是反響的能夠性以及平衡態(tài)的問題，但玻璃的構(gòu)成實踐是非平衡過程。 動力學(xué)要素是玻璃長期堅持介穩(wěn)形狀的主要緣由。 從動力學(xué)觀念來看：生成玻璃的關(guān)鍵是熔體的冷卻

2、速度。 晶體線生長速度的倒數(shù)、臨界冷卻速度、3T圖建立新界面所需的界面能晶核長大所需的質(zhì)點分散激活能晶體生長的最大速度晶核生成的最大速度重疊區(qū)越大，越容易析晶塔曼提出熔體冷卻可分為兩個過程：T溫度T時間T轉(zhuǎn)變臨界冷卻速度NNcTdtdT)(NmTTTTNNTg：Tm 2/3Tg：Tm 2時能構(gòu)成玻璃。 一元系統(tǒng)玻璃 二元系統(tǒng)玻璃 三元系統(tǒng)玻璃相圖 熔體構(gòu)造熔體構(gòu)造 鍵性鍵性 鍵強鍵強 不同陽離子之間電場不同陽離子之間電場強度差別的大小強度差別的大小 太接近的，容易按照太接近的，容易按照本身配位要求爭奪氧本身配位要求爭奪氧離子，呵斥分相，最離子，呵斥分相，最終導(dǎo)致析晶終導(dǎo)致析晶 玻璃在冷卻過程中

3、或在一定溫度下熱處置時，由于內(nèi)部質(zhì)點遷移，某些組分發(fā)生偏聚，從而構(gòu)成化學(xué)組成不同的兩個相，稱為分相。在不穩(wěn)區(qū)存在兩種分相類型：起始濃度動搖程度很小，但空間范圍較大。后期動搖程度逐漸增大，最終到達分相亞穩(wěn)分解機理。開場成核時濃度動搖程度大，而成核所牽涉到的空間范圍小成核和晶體生長機理。MgSi在液相線上即分相BaSi，在液相線下才開場分相，亞穩(wěn)分相 從結(jié)晶化學(xué)角度分析：分相來源于不同陽離子對氧離子的爭奪。 因此可以根據(jù)陽離子電勢Z/r差判別玻璃分相的情況分相對具有遷移性的性能如粘度、電導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性等影響較明顯。對于具有加和特性的性能如密度、膨脹系數(shù)、折射率等那么影響不大。對于析晶的影響尤其嚴(yán)

4、重對玻璃脫色著色的影響：過渡元素富集于微相 合理設(shè)計玻璃組分合理設(shè)計玻璃組分 嚴(yán)厲控制熱處置制度嚴(yán)厲控制熱處置制度為成核提供界面分散相具有高的原子遷移率使成核劑組分富集于一相 從熱力學(xué)觀念熔體冷卻必然導(dǎo)致析晶 從動力學(xué)觀念析晶必需抑制一定勢壘在液相溫度以上結(jié)晶被熔化常溫時粘度極大103105 Pas 成核過程 晶體生長過程 均勻成核均勻成核又稱本征成核或自發(fā)又稱本征成核或自發(fā)成核。是在宏觀均勻的玻璃中，在成核。是在宏觀均勻的玻璃中，在沒有外來物參與，與相界、構(gòu)造缺沒有外來物參與，與相界、構(gòu)造缺陷等無關(guān)的成核過程。陷等無關(guān)的成核過程。 非均勻成核非均勻成核是依托相界、晶界是依托相界、晶界或基質(zhì)的

5、構(gòu)造缺陷等不均勻部位而或基質(zhì)的構(gòu)造缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱非本征成核。成核的過程，又稱非本征成核。微晶玻璃的成核劑1貴金屬鹽類金屬晶體顆粒誘導(dǎo)2陽離子電荷高、場強大的氧化物分相誘導(dǎo)3氟化物劇烈的斷網(wǎng)作用 當(dāng)構(gòu)成穩(wěn)定的晶核后，在適當(dāng)?shù)倪^冷度和過飽和度條件下，熔體中的原子或原子團向界面遷移，到達適當(dāng)?shù)纳L位置，使晶體長大。 界面的性質(zhì)對于結(jié)晶的形狀和速度有著決議性的影響。 溫度 粘度 雜質(zhì) 界面能熔體冷卻過程中：熔體冷卻過程中：過冷度增大，成核和析晶過冷度增大，成核和析晶的動力越大。的動力越大。但同時粘度隨之增大，成但同時粘度隨之增大，成核和析晶的阻力增大。核和析晶的阻力增大。因此，必需

6、在適當(dāng)?shù)臏囟纫虼耍匦柙谶m當(dāng)?shù)臏囟认卤卮偈钩珊?，然后下保溫促使成核，然后再升溫促進晶核長大再升溫促進晶核長大作為成核劑誘導(dǎo)析晶作為成核劑誘導(dǎo)析晶添加界面流動度，促使晶添加界面流動度，促使晶核長大核長大富集分相，促使析晶富集分相，促使析晶 微晶玻璃含有大量的9598、細小的1m以下的晶體和少量的剩余玻璃相。10101011Pas12小時150200高溫必需防止制品變形、高溫必需防止制品變形、不用要的多晶轉(zhuǎn)變、晶核不用要的多晶轉(zhuǎn)變、晶核重新溶解重新溶解 TiO2 ZrO2擴展了擴展了石英固溶體石英固溶體的溫度范圍的溫度范圍提高熱處置的穩(wěn)定性提高熱處置的穩(wěn)定性更容易獲得透明的微更容易獲得透明的微晶玻璃晶玻璃 兩液分相滴狀分相 4nm 晶核構(gòu)成(TiO2、ZrO2 晶粒長大影響玻璃析晶缺陷產(chǎn)生的要素玻璃的成分玻璃的構(gòu)造要素分相的作用工藝要素從相平衡的觀念出發(fā)：系統(tǒng)中成分越簡單，那么熔體冷卻至液相線溫度時，化合物各組成部分相互碰撞陳列成一定晶格的概率越大相應(yīng)于相圖中一定化合物組成的玻璃也較容易析晶當(dāng)玻璃成分位于相界限上，特別是低共熔點處時，因系統(tǒng)要同時析出兩種以上的晶體，在初期構(gòu)成