- 1、本文档共64页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
1
第四章 非晶态固体结构
2
主要内容
玻璃的通性和玻璃的转变
玻璃的形成
玻璃的结构理论
玻璃的类型
3
一.玻璃的通性和玻璃的转变
1、玻璃的通性
2、玻璃的转变
4
1、 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的与渐变的,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和渐变性 (5)物理、化学性质随成分变化的连续性(玻璃性能的可设计性)
5
图4-1 物质体积与内能随温度变化示意图Tm:物质熔点,Tg:玻璃转变温度 1012-13dPa·s
(2)介稳性
(3)可逆渐变
6
图4-3 玻璃性质随温度的变化 (Tf 软化温度,106-7dPa·s)
a
b
c
d
a’
b’
c’
d’
d”
c”
b”
a”
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Tg
Tf
温度
性质
电导、比容、粘度
热容、膨胀系数、密度、折射率
导热系数
机械性质
(4)连续和渐变性
7
2、玻璃的转变
玻璃转变温度Tg
确定方法
影响因素
冷却速度、测试条件、组成、样品形貌
热膨胀曲线
差热分析
课外作业:文献查阅,如何用实验手段确定玻璃转变温度?
8
玻璃转变过程和结晶过程的区别
熔体 晶体
有固定熔点
物化性质发生不连续变化
热效应大
形成新相
熔体 玻璃体
在一定温度范围内完成
物化性质发生连续变化
热效应小
不形成新相
9
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/Tm≈2/3=0.667 影响玻璃转变的因素
Tg和Tm的关系
内因——玻璃自身结构——表现为结构调整速率
外因——动力学——表现为冷却速率
10
图4-7 一些化合物的熔点(Tm)和转变温度(Tg)的关系
直线即为:Tg/Tm≈2/3,直线上方:易于形成玻璃的物质,
直线下方:较难形成玻璃的物质。
11
二. 玻璃的形成
1.形成玻璃的物质及方法
2.玻璃形成的热力学条件
3.玻璃形成的动力学条件
4.玻璃形成的结晶化学条件
(1)复合阴离子团大小与排列方式
(2)键强
(3)键型
12
1.形成玻璃的物质及方法
当今普遍认为,只要冷却速率足够快,几乎任何物质都能形成玻璃,参见表1、表2。 目前形成玻璃的方法有很多种,总的说来分为熔融法和非熔融法。熔融法是形成玻璃的传统方法,即玻璃原料经加热、熔融和在常规条件下进行冷却而形成玻璃态物质,在玻璃工业生产中大量采用这种方法。此法的不足之处是冷却速率较慢,工业生产一般为40~60℃/h,实验室样品急冷也仅为1~10℃/s,这样的冷却速率不能使金属、合金或一些离子化合物形成玻璃。
13
表1 由熔融法形成玻璃的物质
14
表2 由非熔融法形成玻璃的物质
15
2.玻璃形成的热力学条件
熔融体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态。随着温度降低,熔体释放能量大小不同,可以有三种冷却途径:(1)结晶化,即有序度不断增加,直到释放全部多余能量而使整个熔体晶化为止。稳定态(2)玻璃化,即过冷熔体在转变温度Tg硬化为固态玻璃的过程。介稳态(3)分相,即质点迁移使熔体内某些组成偏聚,从而形成互不混溶的组成不同的两个玻璃相。介稳态
16
表3 几种硅酸盐晶体与玻璃体的生成热
玻璃和晶体的内能差值都很小,析晶驱动力小。从热力学数据难以判断形成玻璃的倾向。
17
3.玻璃形成的动力学条件
析晶分为晶核生成与晶体长大两个过程。 均态核化:熔体内部自发成核。 非均态核化:由表面、界面效应,杂质、或引入晶核剂等各种因素支配的成核过程。 晶核生成速率IV是指单位时间内单位体积熔体中所生成的晶核数目(个/cm3·s); 晶体生长速率u是指单位时间内晶体的线增长速率(cm/s)。
Iv与u均与过冷度(△T=TM-T)有关(TM为熔点)。
18
图4-6 成核、生长速率与过冷度的关系
易析晶,不易形成玻璃
不易析晶,易形成玻璃
19
实验证明(乌尔曼):当晶体混乱地分布于熔体中时,晶体的体积分数(晶体体积/玻璃总体积Vβ/V)为10-6时,刚好为仪器可探测出来的浓度。根据相变动力学理论,通过式(4-1)估计防止一定的体积分数的晶体析出所必须的冷却速率。 Vβ/V ≈/3 Ivu3t4 (4-1)式中 Vβ ——析出晶体体积;V——熔体体积;
Iv ——成核
您可能关注的文档
- 材料物理化学绪论第一章.pptx
- 材料物理化学第七章.pptx
- 材料物理化学第六章.pptx
- 材料物理化学第二章.pptx
- 材料物理化学第八章.pptx
- 材料物理化学第九章.pptx
- 第十二讲 复介电常数及电介质的频域响应、克拉莫-科略尼克关系式 .pptx
- 第十六讲 德拜驰豫理论的偏离和修正.pptx
- 第十七讲 极化弛豫的普适关系和多体模型及电介质的谐振式极化.pptx
- 第十三讲 电介质的等效电路 .pptx
- 山东省临沂市沂水县2023-2024学年高一下学期期中考试历史试题.docx
- 江苏省泰州市靖江高级中学2023-2024学年高二下学期4月期中考试物理试题(无答案).docx
- 新疆部分名校2023-2024学年高二下学期期中联合考试语文试题.docx
- 湖南省岳阳市岳阳县第一中学2023-2024学年高三下学期4月期中考试数学试题.docx
- 山东省烟台市2023-2024学年高二下学期4月期中生物试题(无答案).docx
- 江苏省靖江高级中学2023-2024学年高二下学期期中地理试题(无答案).docx
- 四川省甘孜藏族自治州某重点中学2023-2024学年高一下学期4月期中考试物理试题.docx
- 湖北省武汉市华中师范大学第一附属中学2023-2024学年高二下学期4月期中英语试题(无答案).docx
- 四川省成都市金牛区成都市实验外国语学校2024年高三三模考试生物试题.docx
- 浙江省宁波市北仑中学2023-2024学年高二下学期期中考试物理试题.docx
文档评论(0)