玻璃的结构讲解.pptx

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1、本章主要内容本章主要内容1 1 玻璃的通性玻璃的通性2 2 玻璃的结构学说玻璃的结构学说3 3 几种玻璃的结构与性能几种玻璃的结构与性能4 4 逆性玻璃逆性玻璃5 5 玻璃的热历史及其对玻璃性能的影响玻璃的热历史及其对玻璃性能的影响6 6 玻璃的成分与结构、性能的关系玻璃的成分与结构、性能的关系第1页/共69页一一.玻璃的通性玻璃的通性1.各各向向同同性性：玻玻璃璃的的物物理理化化学学性性质质在在任任何何方方向向都都相同。相同。2.无无固固定定熔熔点点：玻玻璃璃从从固固体体变变为为液液体体是是在在一一定定的的温度范围内进行的。温度范围内进行的。3.亚亚稳稳性性：玻玻璃璃的的内内能能比比晶晶体体

2、高高，它它不不是是处处在在最最低低能能量量状状态态。但但一一般般情情况况下下，玻玻璃璃不不会会自自发发转转变成晶体。变成晶体。4.性性质质变变化化连连续续可可逆逆：玻玻璃璃转转变变过过程程中中，其其物物理理化化学学性性质质的的变变化化是是逐逐渐渐而而连连续续的的，而而且且是是可可逆逆的。的。5.成成分分可可变变：玻玻璃璃的的成成分分可可以以在在一一定定范范围围内内调调整整、改变，从而使玻璃的性质发生改变。改变，从而使玻璃的性质发生改变。第2页/共69页玻璃没有固定的熔点，其内能比晶体高，密度比玻璃没有固定的熔点，其内能比晶体高，密度比晶体小。因此，玻璃有转变成为晶体的趋势。晶体小。因此，玻璃有

3、转变成为晶体的趋势。第3页/共69页在转变温度区间，玻璃性质的变化是逐渐而连续的。在转变温度区间，玻璃性质的变化是逐渐而连续的。第4页/共69页二二.玻璃的结构学说玻璃的结构学说1.微晶子学说微晶子学说（列别捷夫（列别捷夫A.A.）2.无规则网络学说无规则网络学说（查哈里阿森（查哈里阿森W.H.Zachariasen）第5页/共69页微晶子学说微晶子学说微晶子学说的微晶子学说的内容：内容：玻璃是由无数非常细小的玻璃是由无数非常细小的“微晶子微晶子”组成，组成，这些微晶子具有晶格变形的有序排列区域。这些微晶子具有晶格变形的有序排列区域。它们分布在无定形的的介质中。它们分布在无定形的的介质中。微晶

4、子学说的微晶子学说的依据：依据：1.玻璃的折射率在玻璃的折射率在520-590 之间发生之间发生急剧变化。急剧变化。2.X射线衍射分析结果射线衍射分析结果第6页/共69页玻璃的折射率在玻璃的折射率在520-590 之间之间发生急剧变化发生急剧变化第7页/共69页 虽然石英虽然石英玻璃的玻璃的X射线射线衍射图与方石衍射图与方石英不同，但二英不同，但二者主要衍射峰者主要衍射峰的位置却基本的位置却基本相同。相同。第8页/共69页无规则网络学说无规则网络学说无规则网络学说的无规则网络学说的内容：内容：玻玻璃璃是是由由许许多多四四面面体体（如如SiO4PO4）或或三三角角体体（如如BO3）通通过过共共用

5、用氧氧原原子子（桥桥氧氧）联联接接而而成成的的无无规规则则网网络络为为骨骨架架，碱碱金金属属或或碱碱土土金金属属离离子子均均匀匀而而无无序序地地分分布布于于某某些些四四面面体体或或三三角角体体的的空空隙隙中所形成的。中所形成的。无规则网络学说的无规则网络学说的依据：依据：玻璃的某些性能（如硬度）与相应晶体相似；玻璃的某些性能（如硬度）与相应晶体相似；X射线衍射分析结果。射线衍射分析结果。第9页/共69页石英玻璃与石英晶体的结构模型石英玻璃与石英晶体的结构模型第10页/共69页硅硅氧氧四四面面体体 SiO4 通通过过共共用用氧氧原原子子（桥桥氧氧）联联接接而而成成无无规规则则的的网网络络，钠钠离

6、离子子均均匀匀而而无无序序地地分分布布于于硅硅氧氧四面体网络的空隙中。四面体网络的空隙中。钠硅酸盐玻璃的钠硅酸盐玻璃的结构模型结构模型第11页/共69页 无无规规则则网网络络学学说说强强调调了了玻玻璃璃中中多多面面体体在在三三维维空空间间排排列列的的连连续续性性、均均匀匀性性和和无无序序性性，可可以以解解释释玻玻璃璃的的各各向向同同性性以以及及玻玻璃璃的的性性质质随随成成分分连连续续变变化化等等问问题题，因因而而得得到到了较为广泛的应用。了较为广泛的应用。第12页/共69页三三.几种玻璃的结构与性能几种玻璃的结构与性能石英玻璃的结构与性能石英玻璃的结构与性能碱硅玻璃的结构与性能碱硅玻璃的结构与

7、性能钠钙硅玻璃的结构与性能钠钙硅玻璃的结构与性能B2O3玻璃的结构与性能玻璃的结构与性能碱硼玻璃的结构与性能碱硼玻璃的结构与性能钠硼硅玻璃的结构与性能钠硼硅玻璃的结构与性能磷酸盐玻璃的结构与性能磷酸盐玻璃的结构与性能逆性玻璃的结构与性能逆性玻璃的结构与性能第13页/共69页1.1.石英玻璃的结构与性能石英玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：SiO2结构特点：结构特点：基本结构单元为基本结构单元为SiO4，O/Si=2，无非桥氧；，无非桥氧；SiO4四面体以角顶相连，形成向三维空间发展四面体以角顶相连，形成向三维空间发展的无规则的连续架状网络结构。的无规则的连续架状网络结构。性能：性能：机械强度

8、高、热膨胀系数小、耐热性能好、机械强度高、热膨胀系数小、耐热性能好、介电性能好、化学稳定性好、融体粘度高。介电性能好、化学稳定性好、融体粘度高。第14页/共69页2.2.碱硅玻璃的结构与性能碱硅玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：R2O-SiO2结构特点：结构特点：基本结构单元为基本结构单元为SiO4,O/Si2，有非桥氧；，有非桥氧；硅氧网络不连续，碱金属离子处于非桥氧附近硅氧网络不连续，碱金属离子处于非桥氧附近的网穴中。的网穴中。性能：性能：与石英玻璃相比机械强度下降、热膨胀与石英玻璃相比机械强度下降、热膨胀系数增大、耐热性能、介电性能和化学稳定性系数增大、耐热性能、介电性能和化学稳定性变

9、差、融体粘度降低。其性能的劣化程度与碱变差、融体粘度降低。其性能的劣化程度与碱性氧化物的含量密切相关。性氧化物的含量密切相关。第15页/共69页 碱碱性性氧氧化化物物加加入入到到石石英英玻玻璃璃中中，使使完完整整的的硅硅氧氧网网络络断断裂裂，形形成成不不连连续续的的网网络络结构。结构。第16页/共69页3.3.钠钙硅玻璃的结构与性能钠钙硅玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：Na2O-CaO-SiO2结构特点：结构特点：基本结构单元为基本结构单元为SiO4,O/Si2，有非桥氧；，有非桥氧；网络结构也是不连续的。但网络结构也是不连续的。但CaO的加入，使玻的加入，使玻璃的结构得到加强。璃的结构得

10、到加强。性能：性能：与钠硅玻璃相比，机械强度较高、热膨胀与钠硅玻璃相比，机械强度较高、热膨胀系数较小、耐热性能、介电性能和化学稳定性较系数较小、耐热性能、介电性能和化学稳定性较好、融体粘度较高。好、融体粘度较高。第17页/共69页氧化钙对钠硅玻璃的影响氧化钙对钠硅玻璃的影响由于由于钙离子的场强比钠离子大钙离子的场强比钠离子大得多，对氧离子的静电引力较大，在钠硅玻璃中得多，对氧离子的静电引力较大，在钠硅玻璃中加入氧化钙能使玻璃的结构得到加强，钠离子的活动受到限制，玻璃的物理化加入氧化钙能使玻璃的结构得到加强，钠离子的活动受到限制，玻璃的物理化学性能得到改善。学性能得到改善。目前大多数实用玻璃都属

11、于这个系统。目前大多数实用玻璃都属于这个系统。第18页/共69页4.B2O3玻璃的结构与性能玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：B2O3结构特点：结构特点：基本结构单元为基本结构单元为BO3,O/B=1.5，无非桥氧；，无非桥氧；低温时，属于层状结构；低温时，属于层状结构；温度较高时，转变为链状结构；温度较高时，转变为链状结构；温度更高时，转变为短链状结构。温度更高时，转变为短链状结构。性能：性能：软化点低（约软化点低（约450），机械强度低、热），机械强度低、热膨胀系数大。无实用价值。膨胀系数大。无实用价值。第19页/共69页B2O3玻璃的结构示意图玻璃的结构示意图第20页/共69页5.碱硼

12、玻璃的结构与性能碱硼玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：R2O-B2O3结构特点：结构特点：O/B1.5；BO3部分转变为部分转变为BO4；层状结构部分转变为三维的架状网络结构。层状结构部分转变为三维的架状网络结构。性能：性能：与与B2O3玻璃相比，玻璃的各种物理化学性玻璃相比，玻璃的各种物理化学性能得到改善。能得到改善。第21页/共69页 四配位的硼四配位的硼随碱金属的增加随碱金属的增加先增后减。当碱先增后减。当碱金属的摩尔百分金属的摩尔百分数增加到数增加到30-40%以后，四以后，四配位的硼随碱金配位的硼随碱金属的增加而减少。属的增加而减少。第22页/共69页 随随 着着 Na2O的的增增

13、加加,钠钠硼硼玻玻璃璃中中的的桥桥氧氧离离子子逐逐渐渐增增加加，热热膨膨胀胀系系数数下下降降。但但当当Na2O的的摩摩 尔尔 数数 超超 过过 16%之之后后，进进一一步步增增加加Na2O，玻玻璃璃中中的的桥桥氧氧离离子子将将会会减减少少，热膨胀系数增大。热膨胀系数增大。第23页/共69页6.钠硼硅玻璃的结构与性能钠硼硅玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：Na2O-B2O3-SiO2结构特点：结构特点：O/(B+Si)1.5；BO3部分转变为部分转变为BO4；层状结构转变为三维的架状网络结构。层状结构转变为三维的架状网络结构。性能：性能：热膨胀系数小，热稳定性、化学稳定性和热膨胀系数小，热稳定

14、性、化学稳定性和电学性能良好；容易分相。电学性能良好；容易分相。第24页/共69页两种不同的两种不同的“硼反常硼反常”v碱碱金金属属氧氧化化物物加加入入到到B2O3玻玻璃璃中中，使使玻玻璃璃的的结结构构得得到到加加强强，物物理理化化学学性性能能得得到到改改善善。这这与与碱碱金金属属氧氧化化物物加加入入到到石石英英玻玻璃璃中中的的情情形形恰恰好好相相反。这是一种硼反常。反。这是一种硼反常。v在在钠钠硅硅玻玻璃璃中中加加入入B2O3，玻玻璃璃的的结结构构随随B2O3增增加加而而逐逐渐渐加加强强，玻玻璃璃的的性性质质得得到到改改善善。但但B2O3的的含含量量超超过过某某数数值值时时，将将出出现现逆逆

15、转转：继继续续增增加加B2O3的的量量，玻玻璃璃结结构构逐逐渐渐弱弱化化，玻玻璃璃的的性性质质逐逐渐渐劣劣化化，在在玻玻璃璃的的性性质质变变化化曲曲线线上上出出现现极极值。这是另一种硼反常。值。这是另一种硼反常。第25页/共69页钠钠硼硼硅硅玻玻璃璃的的折折射射率率 随随 B2O3的的 增增 加加而而 增增 大大；但但 当当B2O3的的 含含 量量 超超 过过某某个个数数值值之之后后，其其折折 射射 率率 又又 会会 随随B2O3的的 增增 加加 而而 变变小。小。第26页/共69页“硼硼-铝反常铝反常”现象现象 硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃中中不不含含B2O3时时，用用 Al2O3取取 代代 部部

16、分分SiO2，会会使使玻玻璃璃的的折折射射率率和和密度增大。密度增大。硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃中中含含B2O3时时，用用Al2O3取取代代SiO2,会会出出现现不不同同的的情情况况：随随着着Al2O3的的增增加加，Na2O/B2O3=4时时，出出现现极极大大值值；Na2O/B2O3时时，玻玻璃璃的的折折射射率率和和密度显著下降。密度显著下降。第27页/共69页7.磷酸盐玻璃的结构与性能磷酸盐玻璃的结构与性能基本组成：基本组成：P2O5结构特点：结构特点：O/P=2.5，存在非桥氧。，存在非桥氧。由由P4O14分子组成，分子之间靠范德华力连接。分子组成，分子之间靠范德华力连接。属于层状结构。属于层状

17、结构。性能：性能：膨胀系数大，融体粘度小，化学稳定性膨胀系数大，融体粘度小，化学稳定性差。差。第28页/共69页P4O14分子分子中每一个磷中每一个磷氧四面体都氧四面体都有一个带双有一个带双键的氧。键的氧。第29页/共69页8.逆性玻璃逆性玻璃 逆逆性性玻玻璃璃是是指指结结构构和和性性质质的的变变化化趋趋势势（变变化化方方向向）与与一一般般玻玻璃璃相相反反的的玻玻璃璃。“逆性逆性”包括两方面的含义：包括两方面的含义：A.结构强度变化趋势与一般玻璃相反。结构强度变化趋势与一般玻璃相反。B.性能变化趋势与一般玻璃相反。性能变化趋势与一般玻璃相反。第30页/共69页逆性玻璃与一般玻璃的比较逆性玻璃与

18、一般玻璃的比较 一般玻璃的结构、性一般玻璃的结构、性能与桥氧的关系是：能与桥氧的关系是：桥氧越多，则结构越牢桥氧越多，则结构越牢固，性能越好固，性能越好。每个四面体中的桥氧每个四面体中的桥氧数数Y从变为，网从变为，网络结构将从架状转变为层络结构将从架状转变为层状或链状，玻璃的性质将状或链状，玻璃的性质将随之发生变化。若随之发生变化。若Y，则难以形成玻璃。则难以形成玻璃。第31页/共69页逆性玻璃与一般玻璃的比较逆性玻璃与一般玻璃的比较 一一般般玻玻璃璃的的结结构构是是网网络络为为主主体体，碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属离离子子处处于于网网络络的的空空隙隙中，仅起辅助作用。中，仅起辅助作用。逆

19、逆性性玻玻璃璃的的结结构构与与一一般般玻玻璃璃的的结结构构不不同同。由由多多面面体体形形成成的的短短链链被被大大量量碱碱金金属属和和碱碱土土金金属属离离子子所所包包围围。Y值值小小于于2也也能能形形成成玻璃。玻璃。第32页/共69页 桥桥氧氧数数从从4减减少少到到2，介介电电损损耗耗逐逐渐渐增增大大。但但当当桥桥氧氧数数进进一一步步减减少少时时，介介电电损损耗耗却却向向相相反反的的方方向向变变化化，表表现现出出逆逆性性玻璃的特点。玻璃的特点。第33页/共69页 桥桥氧氧数数从从4减减少少到到2，玻玻璃璃的的粘粘度度逐逐渐渐降降低低。但但当当桥桥氧氧数数进进一一步步减减少少时时，粘粘度度却却向向

20、相相反反的的方方向向变变化化，表表现现出出逆逆性性玻玻璃璃的特点。的特点。第34页/共69页9.硫属化合物玻璃硫属化合物玻璃主要成分：主要成分：硫、硒、碲。一般不含氧。硫、硒、碲。一般不含氧。最主要的系统是砷最主要的系统是砷-硫属系统：硫属系统：As2S3,As2Se3,As2Te3结构特点：结构特点：链状结构链状结构性能：性能：易熔、透红外光、用其它元素置换部易熔、透红外光、用其它元素置换部分硫属元素后，具有半导性。分硫属元素后，具有半导性。用途：用途：重要的半导体材料、透红外材料、易重要的半导体材料、透红外材料、易熔封接材料。熔封接材料。第35页/共69页第36页/共69页10.卤化物玻璃

21、卤化物玻璃主要成分：主要成分：金属卤化物，如金属卤化物，如BeF2,AlF3,NaF,ZrF4等等结构特点结构特点：架状、层状、链状：架状、层状、链状性能：性能：折射率和色散超低，易熔折射率和色散超低，易熔用途：用途：重要的光学材料和易熔封接材料。重要的光学材料和易熔封接材料。第37页/共69页四四.玻璃的热历史及其对玻璃结构玻璃的热历史及其对玻璃结构与性能的影响与性能的影响1.玻璃的转变温度区玻璃的转变温度区2.玻璃的热历史玻璃的热历史3.在转变温度区间玻璃的结构与性能的变化规律在转变温度区间玻璃的结构与性能的变化规律4.假想温度假想温度5.热历史对玻璃性能的影响热历史对玻璃性能的影响第38

22、页/共69页玻璃的转变温度区玻璃的转变温度区玻璃从流动性的熔体转变为刚性的固体，要经过玻璃从流动性的熔体转变为刚性的固体，要经过一个过渡温度区。这个过渡温度区称为玻璃的一个过渡温度区。这个过渡温度区称为玻璃的转转变温度区，变温度区，一般用一般用Tg和和Tf代表转变温度区的下限代表转变温度区的下限和上限。和上限。Tg称为称为转变温度，转变温度，Tf称为称为膨胀软化温度膨胀软化温度。Tg和和Tf不是固定不变的，它们与冷却速度有关，随冷不是固定不变的，它们与冷却速度有关，随冷却速度而变。却速度而变。一般以玻璃的粘度作为玻璃转变点和软化点的标一般以玻璃的粘度作为玻璃转变点和软化点的标志。志。Tf相当于

23、相当于=1081010帕秒时的粘度，帕秒时的粘度，Tg相当于相当于=1012.4帕秒时的粘度。帕秒时的粘度。第39页/共69页 Tg和和 Tf不不 是是 固固 定定 不不 变变的的，它它们们与与冷冷却却速速度度有有关关，随随玻玻璃璃的的冷冷却却速速度度而变。而变。第40页/共69页玻璃的热历史玻璃的热历史概念：概念：玻璃的热历史是指玻璃的热历史是指玻璃在转变温度区和退火温度区的经历玻璃在转变温度区和退火温度区的经历。热历史对玻璃的结构与性能都有影响。同样组成的玻璃，如果热历史不同，热历史对玻璃的结构与性能都有影响。同样组成的玻璃，如果热历史不同，玻璃的结构和性能是不相同的。玻璃的结构和性能是不

24、相同的。第41页/共69页急冷玻璃的急冷玻璃的体积比慢冷体积比慢冷玻璃的体积玻璃的体积大。大。第42页/共69页在转变温度区内玻璃的结构在转变温度区内玻璃的结构和性能的变化规律和性能的变化规律 在在转转变变温温度度区区，玻玻璃璃的的结结构构和和性性质质发发生生较较大大而而连连续续的的变变化化，温温度度变变化化的的快快慢慢对玻璃的结构和性能具有控制作用对玻璃的结构和性能具有控制作用。第43页/共69页当当温温度度高高于于T Tf f时时，玻玻璃璃的的粘粘度度小小，质质点点的的流流动动和和扩扩散散快快，结结构构的的变变化化能能适适应应温温度度的的变化，变化，温度变化的快慢对玻璃的结构和性能的影响不

25、大温度变化的快慢对玻璃的结构和性能的影响不大。当当温温度度低低于于T Tg g时时，玻玻璃璃基基本本上上已已转转变变为为固固体体，温温度度变变化化的的快快慢慢对对玻玻璃璃的的结结构构和和性性能能的影响也不大的影响也不大。第44页/共69页当当温温度度处处于于T Tf f 和和T Tg g 之之间间时时，质质点点可可以以适适当当移移动动，结结构构趋趋向向于于平平衡衡状状态态需需要要一一定定的的时时间间。在在此此温温度度范范围围内内，温温度度变变化化的的快快慢慢对对玻玻璃璃的的结结构构以以及及一一些些结结构构敏敏感感的的性性质质具具有有重重要影响要影响。快快冷冷将将使使玻玻璃璃的的结结构构远远离离

26、平平衡衡状状态态，慢慢冷冷或或在在该该区区保保温温一一段段时时间间，将将使使玻玻璃璃的的结结构构接接近或达到该温度下的平衡状态。近或达到该温度下的平衡状态。第45页/共69页假想温度假想温度玻玻璃璃从从软软化化温温度度急急冷冷到到室室温温后后，会会保保持持着着一一种种与与转转变变温温度度区区内内某某一一温温度度的的平平衡衡状状态态相相同同的结构。的结构。如如果果冷冷却却固固化化后后的的玻玻璃璃的的结结构构与与转转变变温温度度区区内内某某一一温温度度（比比如如560 ）下下处处于于平平衡衡状状态态的的玻玻璃璃的的结结构构相相同同，那那么么，转转变变区区内内的的这这个个温温度度（比比如如560 ）

27、就就称称为为这这种种玻玻璃璃的的假假想想温度。温度。第46页/共69页热历史对玻璃性能的影响热历史对玻璃性能的影响第47页/共69页对密度的影响对密度的影响 急冷密度小；急冷密度小；慢冷密度大。慢冷密度大。第48页/共69页将淬火玻璃和退将淬火玻璃和退火玻璃在转变温火玻璃在转变温度区内的某一温度区内的某一温度下保温，淬火度下保温，淬火玻璃的密度会随玻璃的密度会随时间的延长而增时间的延长而增大，而退火玻璃大，而退火玻璃的密度却随时间的密度却随时间的延长而降低。的延长而降低。第49页/共69页与密度有关与密度有关的折射率，的折射率，也有同样的也有同样的变化规律。变化规律。第50页/共69页对粘度的

28、影响对粘度的影响 急急冷冷玻玻璃璃，粘粘度度较较低低，加加热热时时粘粘度增大度增大。慢慢冷冷玻玻璃璃，粘粘度度较较高高，加加热热时时粘粘度降低度降低。第51页/共69页对热膨胀的影对热膨胀的影响响 TTg时时，淬淬火火玻玻璃璃的的热热膨膨胀胀系系数数比比退火玻璃大。退火玻璃大。TTg时时，淬淬火火玻玻璃璃会会发发生生零零膨膨胀胀或或负膨胀负膨胀，而退火玻璃则会加速膨胀。，而退火玻璃则会加速膨胀。第52页/共69页热历史对玻璃性能的影响热历史对玻璃性能的影响第53页/共69页玻璃的性质与成分、结构和工艺的关系玻璃的性质与成分、结构和工艺的关系 玻璃的成分通过结构影响性质。玻璃的成分通过结构影响性

29、质。制备工艺会影响玻璃的成分和结制备工艺会影响玻璃的成分和结构，因此也会影响玻璃的性质。构，因此也会影响玻璃的性质。性质性质结构结构成分成分工艺工艺第54页/共69页两类不同的性质两类不同的性质第一类性质第一类性质 与与玻玻璃璃成成分分的的关关系系比比较较复复杂杂，不不能能根根据据玻玻璃璃的的成成分分和和加加和和法法则则进进行行计计算算的的性性质质。如如：粘粘度度、电电导导、介介电电损损耗耗、离离子子扩扩散散速速率率、化化学学稳稳定性等。定性等。第二类性质第二类性质 与与玻玻璃璃成成分分的的关关系系比比较较简简单单，可可以以根根据据加加和和法法则则进进行行计计算算的的性性质质。如如：折折射射率

30、率、密密度度、弹性模量、硬度、热膨胀系数和介电常数等。弹性模量、硬度、热膨胀系数和介电常数等。第55页/共69页两类性质的比较两类性质的比较第一类性质一般通过第一类性质一般通过离子离子（主要是阳离子）（主要是阳离子）的活动或迁移的活动或迁移体现出来。体现出来。第第二二类类性性质质不不是是通通过过离离子子的的活活动动而而是是通通过过网网络络和和网网络络外外离离子子的的整整体体作作用用体体现现出出来来。常常温温下下，这这类类性性质质可可以以大大致致看看作作是是构构成成玻玻璃璃的的各各种种离离子子性性质质的的总总和和，故故可可以用简单的加合法则进行计算。以用简单的加合法则进行计算。第56页/共69页

31、 当玻璃经过转变温度区时，第一类性质的当玻璃经过转变温度区时，第一类性质的变化比较平稳，第二类性质的变化则比较激烈。变化比较平稳，第二类性质的变化则比较激烈。第57页/共69页碱和碱土金属氧化物的作用碱和碱土金属氧化物的作用第58页/共69页碱金属氧化物的作用碱金属氧化物的作用破坏破坏Si-O2玻璃的网络结构，导致性能劣化。玻璃的网络结构，导致性能劣化。K+、Na+离子主要起断网作用。离子主要起断网作用。Li+离离子子场场强强较较大大，主主要要起起积积聚聚作作用用。用用它它取取代代K+、Na+离离子子可可提提高高玻玻璃璃的的化化学学稳稳定定性性、表面张力和析晶能力。表面张力和析晶能力。第59页

32、/共69页 混合碱效应混合碱效应在在简简单单的的硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃系系统统（R2O-SiO2）中中，一一种种碱碱金金属属氧氧化化物物被被另另一一种种碱碱金金属属氧氧化化物物替替代代时时，随随着着替替代代量量的的增增加加，在在性性质质-成成分分曲曲线线上上，第第一一类类性性质质会会出出现现极极大大值值或或极极小小值值。这这种种现现象象称称为为混混合合碱碱效效应应（或或中中和和效效应）。应）。第60页/共69页二价金属氧化物的作用二价金属氧化物的作用既有断网作用，也有积聚作用。既有断网作用，也有积聚作用。在二元（在二元（RO-SiO2）玻璃中，主要起断网作用，使性能劣化。）玻璃中，主要起断网作用

33、，使性能劣化。对碱性氧化物有压制作用。在碱硅玻璃中加入二价金属氧化物能使性能改善。对碱性氧化物有压制作用。在碱硅玻璃中加入二价金属氧化物能使性能改善。玻璃的密度、折射率等性质随二价金属玻璃的密度、折射率等性质随二价金属离子半径大小而变化。离子半径大小而变化。第61页/共69页 玻玻 璃璃 的的 密密度度、折折射射率率随随二二价价金金属属离离子子半半径径的的不同而变化。不同而变化。第62页/共69页 玻玻璃璃的的硬硬度度、膨膨胀胀系系数数也也随随二二价价金金属属离离子子半半径径的的不不同同而而变化。变化。第63页/共69页思考题思考题1.在各种玻璃中，石英玻璃的膨胀系数最小。在各种玻璃中，石英玻

34、璃的膨胀系数最小。这是为什么？这是为什么？2.在石英玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能在石英玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能将如何变化？将如何变化？3.在碱硅玻璃中加入氧化钙后其结构与性能将在碱硅玻璃中加入氧化钙后其结构与性能将如何变化？如何变化？4.在硼玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能将在硼玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能将如何变化？如何变化？5.何谓硼反常？何谓硼反常？6.何谓逆性玻璃？何谓逆性玻璃？第64页/共69页7.何谓玻璃的转变温度区？何谓玻璃的转变温度区？8.何谓玻璃的热历史？何谓玻璃的热历史？9.玻璃的热历史对玻璃的结构与性能有何影响？玻璃的热历史对玻璃的结构与性能有何影响？10

35、.玻璃的两类性质有何不同？玻璃的两类性质有何不同？11.碱性氧化物对碱性氧化物对Si-O玻璃的结构和性能有何影响玻璃的结构和性能有何影响？12.何谓双碱效应（混合碱效应）？何谓双碱效应（混合碱效应）？13.二价金属氧化物对二价金属氧化物对Si-O玻璃的结构和性能有何玻璃的结构和性能有何影响？影响？第65页/共69页图图1图图214.图图1是是淬淬火火玻玻璃璃和和退退火火玻玻璃璃在在退退火火过过程程中中的的折折射射率率变变化化曲曲线线。请请问问图图中中的的哪哪条条曲曲线线是淬火玻璃的？是淬火玻璃的？15.图图2是是淬淬火火玻玻璃璃和和退退火火玻玻璃璃在在退退火火过过程程中中的的密密度度变变化化曲曲线线。请请问问图图中中的的哪哪条条曲曲线线是是淬火玻璃的？淬火玻璃的？第66页/共69页图图316.右右图图是是淬淬火火玻玻璃璃和和退退火火玻玻璃璃的的热热膨膨胀胀曲曲线线。请请问问图图中中的的哪哪条条曲曲线线是淬火玻璃的？是淬火玻璃的？第67页/共69页作作 业业 左图是一种玻璃左图是一种玻璃在升降温过程的长在升降温过程的长度变化曲线。请问：度变化曲线。请问：这种玻璃是这种玻璃是 （a a）退火玻璃。）退火玻璃。（b b）淬火玻璃。）淬火玻璃。第68页/共69页感谢您的观看！第69页/共69页