第三章 熔体结构要点及习题

第五节 玻璃的形成(Glass Formation) 1 玻璃形成的方法
（1） 传统玻璃的熔制过程分五个阶段： 硅酸盐形成——玻璃形成——玻璃液澄清——玻璃液均化——玻璃液冷却。 熔制——成型——热处理——冷加工（平板玻璃：浮法；玻璃细珠：粉末法，熔液法；空心玻璃：手工或吹） （2）微晶玻璃：适当组成的玻璃控制结晶而成，含（95~98%）1um 以下的晶体及少量残余玻璃相（不透明）： 热处理（1012~1015 颗/cm3），晶核剂
4-3 试用实验方法鉴别晶体 SiO2、SiO2 玻璃、硅胶和 SiO2 熔体。它们的结构有什么不同？
解：利用 X 射线检测。
晶体 SiO2——质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2 熔体——内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2 玻璃——各向同性。 硅胶——疏松多孔。
第六节 玻璃结构的模型 1 晶子假说(Crystalline Models)(：硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成，晶子的 化学性质取决于玻璃的化学组成。所谓“晶子”是不同于一般微晶，而是带 有晶格变形的有序区域在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心，则 变形程度愈大。“晶子”分散在无定形介质中，并从“晶子”部分到无定形 部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界线。主要体现了微不均匀性和 近程有序性。 2 无规则网络学说(Random Network Models)：凡是成为玻璃态的物质与相应 的晶体结构一样，也是一个三度空间网络(three dimensional network)所构成， 这样网络是离子多面体(Polyhedra)构筑起来。晶体结构网是由多面体无数次有 规律的重复而构成，而玻璃中结构多面体重复没有规律。
（4）“硼反常”现象，[BO4]—粘度升高，[BO3]—网络疏松，粘度下降。

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变化？试用聚合物理论解释。 6、 解释B2O3含量10mol％，SiO2含量90mol％的熔体，在冷却过 程中各自形成两个互不相容的分层玻璃，而加入适量Na2O后， 能得到均匀的玻璃。 7、 论证形成玻璃必须具有混合键。 8、 说明为什么镁橄榄石熔体不易形成玻璃而长石熔体易形成玻 璃？
分析：要应用关系式，必须换算成mol%。
解：玻璃组成
Na2O
CaO
SiO2
wt%
mol mol%
13
0.21 12.6
13
0.23 13.8
74
1.23 73.6
O 12.6 13.8 73.6 2 R ＝ ＝ ＝ 2.36 Si 73.6
Z＝4
X＝2R－Z＝2×2.36－4＝0.72 Y＝Z－X＝4－0.72＝3.28
3-7 (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的mol含量为 x ， 则SiO2的mol含量为 1－x
网络状，且聚合程度高，故可形成玻璃。但当O/Si＝3时， 由于碱金属氧化物明显增加，使熔体中分子较小的低聚合 物增加，熔体粘度变小，故可易结晶而不易形成玻璃。
3、 在硅酸盐熔体析晶的成核速率、生长速率随T变化的关系图 中，标出哪一条曲线代表成核速率，哪一条曲线代表生长速率？ 为什么？
速 率
u IV
第三章 熔体和玻璃体

通常比固态物 质的密度要小，这是因为 在熔融过程中，原子或分 子间的排列结构松散了。
2 熔体的粘度
熔体的粘度取决于分子间 的相互作用和分子自身运 动的速度。不同物质的熔 体粘度差异很大。
3 熔体的流变特性
熔体具有流动性，可以通 过外力的作用改变形状， 其流变特性对材料的加工 和应用具有重要影响。
熔体的分子结构
简单分子熔体
由分子间的非共价力相互连接 而成的熔体，如水的熔体由氢 键相互连接形成。
高分子熔体
由大量链状或网状高分子复合 物相互连接而成的熔体，如塑 料的熔体。
离子熔体
由离子间的电力相互连接而成 的熔体，如盐的熔体。
熔体的晶体结构
1
相变过程
熔体经过冷却逐渐形成固态晶体，其中包括晶格排列和结晶生长过程。
随着材料科学的发展，熔体在新材料研究中将发挥更重要的作用，探索更多创新性的材 料。
2 熔体技术的发展趋势
熔体技术将不断革新，通过改进加工工艺、提高材料性能，满足不断增长的应用需求。
结束语
熔体的重要性
熔体是材料科学中不可或缺的研究对象，深入理解和应用熔体对材料领域的发展至关重要。
熔体的未来展望
通过研究熔体的结构和性质，我们将能够创造出更加高效、可持续和创新的材料，促进科技 进步。
《熔体的结构》PPT课件
通过本课件，我们将探讨熔体的结构及其在材料科学中的重要性。熔体是什 么？为何它对材料的性质产生重要影响？让我们一起来了解吧！
什么是熔体
熔体的定义
熔体是物质在升温过程中由固态转变为液态的状态，具有较高的温度和流动性。
熔化的条件
熔化需要达到物质的熔点温度，并提供足够的能量使分子间的相互作用力克服。
2

第三章熔体的结构与性质一、名词解释1、金属液的类晶结构:金属液在过热度不高的温度下具有准晶态结构，即金属液中接近中心原子处原子基本呈有序的分布，与晶体中相同（即保持近程有序），而在稍远处原子的分布几乎是无序的（即远程有序消失）。

2、铁液中的群聚态：过热度不高（10%-15%）的铁液，在一定程度上仍保持着固相中原子间的键。

但原子的有序分布不仅局限于直接邻近于该原子的周围，而是扩展到较大体积的原子团内，即在这种原子团内保持着接近于晶体中的结构，这被称为金属液的有序带或群聚态。

3、（还原性渣）炉渣的还原性：指炉渣从金属液中吸收氧，使之发生脱氧反应的能力。

4、（氧化性渣）炉渣的氧化性：指炉渣向与之接触的金属液供给氧，使其中的杂质元素氧化的能力。

（炉渣向金属液供给氧的能力。

）5、炉渣的磷容量：熔渣具有容纳或溶解磷酸盐或磷化物的能力。

6、炉渣的容量性质：炉渣具有容纳或溶解某种物质的能力。

7、炉渣的硫容量：炉渣具有容纳或溶解硫的能力。

8、炉渣的碱度：指炉渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物的含量比值。

9、炉渣的熔点：加热时固态炉渣完全转变为均匀液相或冷却时液态开始析出固相的温度。

10、炉渣的表观（黏度）粘度：当炉渣内出现了不溶解的组分质点或是在温度下降时，高熔点组分的溶解度减少，成为难溶的细分散状的固相质点而析出，炉渣变为不均匀性的多相渣，其粘度（黏度）比均匀性的渣的粘度（黏度）大得多，不服从牛顿（黏）粘滞定理，则其粘度称为表观粘（黏）度（炉渣成为非均匀性渣）。

11、表面活性元素：能够导致溶剂表面张力剧烈降低的元素，如微量的O S N等。

12、表面活性物质：能导致溶剂表面张力剧烈降低的物质。

二、填空1、在冶金生产中，认为氧、硫等是铁液的表面活性元素，其原因是：氧硫等元素的存在会导致铁液的表面张力显著降低。

2、反应[Si]+2(FeO)=(SiO2)+2[Fe] ，反应[C]+(FeO)=CO+[Fe]，[FeS]+(CaO)=(CaS)+[FeO]，[Mn]+(FeO)=(MnO)+[Fe]，[S]+(CaO)=(CaS)+[O]的离子方程式为：[Si]+4( O2-)+2(Fe2+)=(SiO44-)+2[Fe]；C]+(O2-)+(Fe2+)=CO+[Fe]；[ S] +（O2-）=（S2-）+[O]；[Mn]+(Fe2+)=(Mn2+)+[Fe]；[S]+( O2-)=(S2-)+[O]。