資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.1 熔體的結(jié)構(gòu) 4.2 熔體的性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 4.4 玻璃的形成 4.5 玻璃結(jié)構(gòu)理論 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 一、玻璃的通性 二、玻璃的轉(zhuǎn)變 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 一、 玻璃的通性 1 各向同性 2介穩(wěn)性 3由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的過程是可逆與漸變 的，在一定的溫度范圍內(nèi)完成，無固定熔點 4由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時物理、化學(xué)性質(zhì)隨 溫度變化的連續(xù)性 5物理、化學(xué)性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性， 由此 而帶來玻璃性質(zhì)的加和性 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 物質(zhì)體積與內(nèi)能隨溫度變化示意圖 過冷液體 玻璃 快冷 慢冷 晶體 a b c d e f h Tg1 Tg2 TM T V、 Q 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 玻璃性質(zhì)隨溫度的變化 a b c d a b c d d” c” b” a” II III Tg Tf 溫度 性 質(zhì) 曲線 I 第一類性質(zhì)， 如電導(dǎo)、比容、粘度等； 曲線 II 第二類性質(zhì)， 如熱容、膨脹系數(shù)、密 度、 折射率等，符合 加和性法則； 曲線 III 第三類性 質(zhì)，如導(dǎo)熱系數(shù)和一些 機(jī)械性質(zhì)（彈性常數(shù) 等），在 TgTf轉(zhuǎn)變范 圍內(nèi)存在極大值。 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 【 說明 】 （ 1）玻璃轉(zhuǎn)變的二個特征溫度 ： Tg 玻璃轉(zhuǎn)變溫度 ， 1012Pas，玻璃出現(xiàn)脆性的最高 溫度，也稱 玻璃脆性溫度 。該溫度時可消除玻璃制品因 不均勻冷卻而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，則也稱 退火上限溫度 （ 退 火點 ）； Tf 玻璃軟化溫度 ， 108Pas，為玻璃開始出現(xiàn)液體 狀態(tài)典型性質(zhì)的溫度，該溫度下玻璃可以拉制成絲； Tg Tf 玻璃轉(zhuǎn)變溫度范圍 或稱 反常間距 ，是玻璃 轉(zhuǎn)變特有的過渡溫度范圍。 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 【 說明 】 （ 2）玻璃 性質(zhì)的加和性法則 玻璃的一些性能（第二類性質(zhì)）隨成分含 量呈加和性變化，成分含量越大，對這些性質(zhì) 影響的貢獻(xiàn)越大，即這些性質(zhì)是玻璃中所含各 氧化物特定部分性質(zhì)之和。 【 意義 】 利用玻璃性質(zhì)的加和性可由已知玻 璃成分粗略計算該玻璃的性質(zhì)。 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 R2O-SiO2系玻璃 R2O含量與分子體積的關(guān)系 1 Li2O； 2 Na2O； 3 K2O 1 2 3 0 30 40 20 10 50 20 28 30 26 24 22 V M R2O(mol%) 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 二、玻璃的轉(zhuǎn)變 不同物質(zhì)的熔點 TM和玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tg(液態(tài)玻 璃態(tài)的溫度）之間呈簡單線性關(guān)系。即： Tg/TM2/3 0.667 實際上，冷卻速率： q q0exp Ea RTg 式中 Ea 與玻璃轉(zhuǎn)變有關(guān)的活化能； R 氣體常數(shù)； q0 與組成有關(guān)的常數(shù)。 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 一些化合物的熔點 (TM)和轉(zhuǎn)變溫度 (Tg)的關(guān)系 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 冷卻速率對玻璃轉(zhuǎn)變的影響 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 Tg與 TM的不同 Tg是一個和動力學(xué) 有關(guān)的量度， 受冷 卻速率影響很大 結(jié)構(gòu)松弛 （馳豫）：熔體內(nèi)質(zhì)點（原子、離子或分子）冷 卻到某一溫度時，結(jié)構(gòu)相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或重排，以達(dá)該溫度 時的平衡結(jié)構(gòu)，同時放出能量。 結(jié)構(gòu)調(diào)整速率 與 冷卻速率 ： 結(jié)構(gòu)調(diào)整速率 冷卻速率 平衡結(jié)構(gòu) 晶體（ TM ）； 結(jié)構(gòu)調(diào)整速率 冷卻速率 偏離平衡結(jié)構(gòu) 玻璃（ Tg） 資源加工與生物工程學(xué)院 第四章 非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 4.3 玻璃的通性和玻璃的轉(zhuǎn)變 則： Tg取決于熔體結(jié)構(gòu)調(diào)整速率以及冷卻速率的 相對大小 熔體粘度 ， 結(jié)構(gòu)調(diào)整速率 Tg 冷卻速率