第二三章熔体和玻璃体习题课ppt课件

1、第二、三章第二、三章 熔体和玻璃体熔体和玻璃体习题课习题课1、熔体的聚合物实际：、熔体的聚合物实际： 构成的三阶段构成的三阶段 初期：主要是石英颗粒的分化；初期：主要是石英颗粒的分化；中期：缩聚反响并伴随聚合物的变形；中期：缩聚反响并伴随聚合物的变形；后期：一定后期：一定T、t 到达聚合到达聚合 解聚平衡。解聚平衡。 熔体的性质：熔体的性质： 粘度和外表张力粘度和外表张力)exp(kTEo )exp(oTSDC f0VKVBexp 粘度实际粘度实际2、玻璃的构造、玻璃的构造 晶子假说晶子假说 无规那么网络学说无规那么网络学说E)(MT 玻璃构成条件：玻璃构成条件： ZRXRZY222玻璃的构造

2、参数玻璃的构造参数2/3规那么规那么35 玻璃的组成是玻璃的组成是13wt%Na2O 、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算非桥氧分数。，计算非桥氧分数。 分析：要运用关系式，必需换算成分析：要运用关系式，必需换算成mol%。 解：玻璃组成解：玻璃组成 Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol 0.21 0.23 1.23 mol% 12.6 13.8 73.6 2.3673.6273.613.812.6SiO RZ4 X2RZ22.3640.72YZX40.723.28非桥氧数非桥氧数30.5%3.28/20.720.72Y/2 XX36 有两种不同配比的玻璃其组成

3、如下：有两种不同配比的玻璃其组成如下：序序 号号 Na2O (wt%) Al2O3(wt%) SiO2(wt%) 1 8 12 80 2 12 8 80 试用玻璃构造参数阐明两种玻璃高温下粘度的大小？试用玻璃构造参数阐明两种玻璃高温下粘度的大小？解：玻璃组成：解：玻璃组成： 序序 号号 Na2O Al2O3 SiO2 wt% mol% wt% mol% wt% mol% 1 8 8.18 12 7.48 80 84.3 2 12 12.1 8 4.87 80 83.03 对对1玻璃玻璃 ， Na2O/Al2O38.18/7.481 Al3+被视为网络构成离子，被视为网络构成离子，Z=4 007

4、.284.37.482284.33.4878.18 RY=2Z2R2(42.007)3.986对对2玻璃，玻璃， Na2O/Al2O312.1/4.87 1 Al3+被视为网络构成离子，被视为网络构成离子，Z=4 078.2287.483.03283.03387.412.1 RX2RZ22.07840.156Y=ZX40.1563. 844讨论：讨论： 1玻璃玻璃 Y1 3.986 , 2玻璃玻璃 Y2 3.844 即有：即有：Y1 Y2 所以在高温下所以在高温下 1玻璃玻璃 粘度粘度 2玻璃玻璃 粘度粘度37 SiO2 熔体的粘度在熔体的粘度在1000时为时为1015dpa.s，在，在140

5、0时为时为108dpa.s， 玻璃粘滞的活化能是多少？上述数据为恒压下获得，假设在恒容下获玻璃粘滞的活化能是多少？上述数据为恒压下获得，假设在恒容下获得，他以为活化能会改动吗？为什么？得，他以为活化能会改动吗？为什么？解：解：(a) 对对 0exp(E/kT)取对数得：取对数得： Ln Ln 0 E/kT 令令 A Ln 0 B E/k 那么那么Ln A B/T 将将 、T值代入上式值代入上式167310127310815BALnBALn 解之得：解之得： A32.88 B85828活化能活化能EBk858281.3810231.181018(J/个个)粘滞的活化能粘滞的活化能=1.1810-

6、186.021023=710.3kJ/mol(b) 上述数据是在恒压下获得，在恒容下，估计活化上述数据是在恒压下获得，在恒容下，估计活化能会有所不同。由于恒容时熔体所受压力应添加，能会有所不同。由于恒容时熔体所受压力应添加，这将使其粘度增大，从而改动了活化能值。这将使其粘度增大，从而改动了活化能值。 39 在在SiO2中应参与多少中应参与多少Na2O,使玻璃的使玻璃的O/Si2.5，此时析晶才干是加强还是，此时析晶才干是加强还是减弱？减弱？解；假定引入的解；假定引入的Na2O的的mol含量为含量为 x ， 那么那么SiO2的的mol含量为含量为 1x31x 5 . 21)1(2 解得xxxSi

7、OR此时析晶才干加强。此时析晶才干加强。310 有一种平板玻璃组成为有一种平板玻璃组成为14Na2O-13CaO-73SiO2，其密度为，其密度为2.5g/cm3，计算该玻璃的原子堆积系数计算该玻璃的原子堆积系数(AFP)为多少？计算该玻璃的构造参数值？为多少？计算该玻璃的构造参数值？解：解： a 、 该玻璃的平均分子量该玻璃的平均分子量 17.5902.6072. 05613. 06214. 0 M在在1nm3 中原子数为中原子数为323210/nm4 .2517.59106.02102.5MN个 n在在1nm3中原子所占体积中原子所占体积0.492135. 020.730.1400.130

8、.1420.140.0260.7310. 00.130.0992/30.14425.4V333333 AFP37.2732731314R 、bY=2Z2R2422.37=3.26311 有一组二元硅酸盐熔体，其有一组二元硅酸盐熔体，其R值变化规律如下，写出熔体一系列性质的值变化规律如下，写出熔体一系列性质的变化规律变化规律(用箭头表示用箭头表示) R2； 2.5 ； 3 ; 3.5 ; 4(1) 游离碱含量游离碱含量(2) O/Si (3) 低聚合物数量低聚合物数量(4) 熔体粘度熔体粘度(5) 构成玻璃才干构成玻璃才干(6) 析晶才干析晶才干补充习题补充习题 1、 正硅酸铅玻璃密度为正硅酸铅

9、玻璃密度为7.36g/cm3，求这个玻璃中氧的密度为，求这个玻璃中氧的密度为多少？试把它与熔融石英多少？试把它与熔融石英(密度为密度为2.2g/cm3)中的氧密度比较，试指中的氧密度比较，试指出铅离子所在位置？出铅离子所在位置？解：正硅酸铅解：正硅酸铅PbSiO3的分子量的分子量 M207.228163283.2 在在1cm3中中PbSiO3的个数的个数 322230/cm101.572 .283106.027.36MN个 n所以所以 在正硅酸铅在正硅酸铅PbSiO3中氧的密度为中氧的密度为32322oO1.25g/cm106.0216101.573NM3n3 OPbSiO 32322oO1.

10、17g/cm106.0216102.202NM2n2 OSiO 同理同理结论：结论： PbSiO3中氧的密度高于中氧的密度高于SiO2中氧的密度，中氧的密度，那么那么Pb为网络变性离子，在为网络变性离子，在SiO网络外。网络外。2、 网络变性体网络变性体(如如Na2O)加到石英玻璃中，使加到石英玻璃中，使O/Si比添加。实比添加。实验察看到当验察看到当O/Si2.53 时，即到达构成玻璃的极限。根据构时，即到达构成玻璃的极限。根据构造解释，为什么造解释，为什么 2 O/Si2.5的碱硅石混合物可以构成玻璃，的碱硅石混合物可以构成玻璃，而而O/Si3的的碱硅石混合物结晶而不构成玻璃？的的碱硅石混

11、合物结晶而不构成玻璃？答：答： 当当2 O/Si2.5时，在熔融形状时，在熔融形状 下下SiO44仍可连仍可连成网络状，且聚合程度高，故可构成玻璃。但当成网络状，且聚合程度高，故可构成玻璃。但当O/Si3时，由于碱金属氧化物明显添加，使熔体中分子较小的低时，由于碱金属氧化物明显添加，使熔体中分子较小的低聚合物添加，熔体粘度变小，故可易结晶而不易构成玻璃。聚合物添加，熔体粘度变小，故可易结晶而不易构成玻璃。3、 在硅酸盐熔体析晶的成核速率、生长速率随在硅酸盐熔体析晶的成核速率、生长速率随T变化的关系变化的关系图中，标出哪一条曲线代表成核速率，哪一条曲线代表生长速率？图中，标出哪一条曲线代表成核速

12、率，哪一条曲线代表生长速率？为什么？为什么？速速率率 TuIV缘由：低温熔体粘度大，质点挪动困难易聚结在一同而成核，缘由：低温熔体粘度大，质点挪动困难易聚结在一同而成核， 即低温有利于成核；即低温有利于成核； 高温熔体粘度小，质点挪动速率大，晶核易相遇构成高温熔体粘度小，质点挪动速率大，晶核易相遇构成 大的晶核而长大，即高温有利于生长。大的晶核而长大，即高温有利于生长。4、知瓷釉与玻璃具有类似的构造，试用无规那么网络学说阐明、知瓷釉与玻璃具有类似的构造，试用无规那么网络学说阐明 2324.06.0103.02SiOOAlONaCaO 瓷釉构造中各离子所处的位置。瓷釉构造中各离子所处的位置。5、

13、 在硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃中，随着在硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃中，随着R2O的引入的引入(25mol),玻璃熔体的粘度怎样变化？试用聚合物实际解释。玻璃熔体的粘度怎样变化？试用聚合物实际解释。6、 解释解释B2O3含量含量10mol，SiO2含量含量90mol的熔体，在冷却的熔体，在冷却过程中各自构成两个互不相容的分层玻璃，而参与适量过程中各自构成两个互不相容的分层玻璃，而参与适量Na2O后，后，能得到均匀的玻璃。能得到均匀的玻璃。7、 论证构成玻璃必需具有混合键。论证构成玻璃必需具有混合键。8、 阐明为什么镁橄榄石熔体不易构成玻璃而长石熔体易构成玻阐明为什么镁橄榄石熔体不易构成玻璃而长石熔体易构成玻璃？璃？填空题填空题 1、Tg是，它与玻璃构成过程的冷却速率有关，同组是，它与玻璃构成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时分熔体快冷时Tg比慢冷时，淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度，比慢冷时，淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度，热膨胀系数。热膨胀系数。 2、同温度下，组成分别为：、同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O0.1CaO0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO0.8SiO2 的三种熔体，的三种熔体，其粘度大小的顺序为。其粘度大小的顺序为。 3、 三三T图中三个图中三个T代表、和代表、和。 4、 粘滞活化能越，粘度越。粘滞活化能越，粘度越。 硅酸盐熔体或