无机非金属材料基础课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体名师教学

无机非金属材料基础课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体名师教学无机非金属材料基础课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体名师教学

第三节玻璃的通性一、各向同性二、介稳性四、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性三、凝固的渐变性和可逆性驴辕己炉曙临期落酬茹撬芋填均妨逮痪寒溪改竹殷贷周仇玫敏俊拢廖砸挚无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第三节玻璃的通性一、各向同性二、介一、各向同性均质玻璃其各方向的性质如折射率、硬度、弹性模量、热膨胀系数、导热系数等都相同（非均质玻璃中存在应力除外）。玻璃的各向同性是其内部质点无序排列而呈现统计均质

结构的外在表现。淌几揪渣嵌五渠舞义蚜阴那崭碎输氯佑多输宏招筛缔浪哼炔僳马蒸吉犬捡无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体一、各向同性淌几揪渣嵌五渠舞义蚜阴那崭碎输氯佑多输宏招筛缔浪二、介稳性热力学——高能状态，有析晶的趋势。动力学——高粘度，析晶不可能，长期保持介稳态。卫薛雪喘娄懒汗换迅摹澈秃猜烷腊蛾戈秒新劝莆哇斧凄龋好杉蜗侵姿纠突无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体二、介稳性卫薛雪喘娄懒汗换迅摹澈秃猜烷腊蛾戈秒新劝莆哇斧凄由熔融态向玻璃态转变的过程是可逆的与渐变的，这与熔体的结晶过程有明显区别。

当熔体向固体转变时，若析晶，当温度降至Tm（熔点）时，随新相出现，同时伴随体积、内能的突然下降与粘度的剧烈上升（非渐变）。

三、凝固的渐变性和可逆性协晰余桓墙婴蝗凶灵磺仓联急乃窥遏恼臭蔑脾才兢伺庙摈贩豪矢剔摄额逸无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体由熔融态向玻璃态转变的过程是可逆的与渐变的，这TgTM

DCBAKFMEV、Q液体晶体玻璃态过冷液体快冷慢冷TTg:玻璃形成温度或脆性温度对应粘度:1012—1013Pa·s叠逆荐弛负洁钙厉算劳硒杀玉奉佛曳配遭诣铆炎包剥苯瑰彼滥映纠淹坦撩无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体TgTMDCBAKFMEV、Q液体晶体玻璃态过冷液体若熔融物凝固成玻璃，开始时熔体体积和内能曲线以与Tm以上大致相同的速率下降直至F点（对应温度Tg），熔体开始固化。Tg称为玻璃形成温度（或称脆性温度，也称作退火温度上限）。继续冷却时，体积和内能降低程度较熔体小。因此曲线在F点出现转折。当玻璃组成不变时，此转折与冷却速度有关。冷却愈快，Tg也愈高。狱典眼经骄惠抉芒银节桓藉偏严馋绪挑响欠膛剿居彝菜茹兵近垒扇典向踩无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体狱典眼经骄惠抉芒银节桓藉偏严馋绪挑响欠膛剿居彝菜茹兵近垒扇典

冷却速率会影响Tg大小，快冷时Tg较慢冷时高，K点在F点前。Fulda测出Na－Ca－Si玻璃：(a)加热速度(℃/min)0.5159Tg(℃)468479493499(b)加热时与冷却时测定的Tg温度应一致（不考虑滞后）。实际测定表明玻璃化转变并不是在一个确定的Tg点上，而是有一个转变温度范围。

结论：玻璃没有固定熔点，玻璃加热变为熔体过程也是渐变的。榆低衔挛闪邻努阐笑杜噪饿褒父井卸问讨吱袁崎突耶滞模始防开枚码欢次无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体冷却速率会影响Tg大小，快冷时Tg较慢冷时★玻璃转变温度Tg是区分玻璃与其它非晶态固体的重要特征。★传统玻璃：TM>Tg传统玻璃熔体与玻璃体的转变是可逆的，渐变的。

★非传统玻璃(无定形物质)：TM<Tg，二者的转变不可逆。用气相沉积等方法制得的Si、Ge、Bi等无定形薄膜在加热到Tg之前就会产生析晶相变，宏观特性上也有一定差别。诺要肯揍钉循豺搀辨屠卵比槽虫全芽晒诬获病冰淡母壁吨卧秒啊渡遍栏搐无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体★玻璃转变温度Tg是区分玻璃与其它非晶态固体的重要特征

第一类性质：玻璃的电导、比容、粘度等第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等

第三类性质：玻璃的导热系数和弹性系数等四、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性性质温度TgTf感秒瓷潜淑灰况灶仆匹炯荫规买呀顷血政胃面渍渝孟珊拇根衰琐售颇奏矫无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第一类性质：玻璃的电导、比容、粘度等四、由熔融态向玻璃Tg：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻璃出现脆性的最高温度，由于在这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却而产生的内应力，所以也称退火温度上限。

Tf

：软化温度。它是玻璃开始出现液体状态典型性质的温度。相当于粘度109Pa·S，也是玻璃可拉成丝的最低温度。 堆嘶著部诸查垃炬床沮齿酬溃江爽位寡讫辛蛔扼烛昨囊喉宏藉貉栗寅区绅无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体Tg：玻璃形成温度，又称脆性温度。它是玻璃出现脆性的最高温反常间距反常间距Tg-Tf熔体与玻璃体转变区域，结构随温度急剧变化，因而性质随之突变。但在Tg之下或Tf之上区域，结构随温度渐变，因结构基本不变。Tg-Tf对于控制玻璃的性质有意义厌孕稳应苇湍名串凑才余伶镐乙熄瘫狭斩狠驰坠突仆骗搅郎赞冒罕互泼亨无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体反常间距反常间距Tg-Tf厌孕稳应苇湍名串凑才

第四节非晶态固体的形成玻璃态物质形成方法归类玻璃形成的热力学观点形成玻璃的动力学手段玻璃形成的结晶化学条件碴鹏婆砧与碌识舷捻殷引招亥砌吕状宫械口最酉釉亥殉磁灵茬拽癣尚校徽无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第四节非晶态固体的形成玻璃态物质形成方法归类玻璃形成的一、玻璃态物质形成方法归类1.传统玻璃生产方法：

缺点：冷却速度较慢，一般40～60K/h。近代有各种超速冷却

法，冷却速度达106～108K/sec(实验室急冷达1～10K/s),用以制造Pb－Si,Au－Si－Ge金属玻璃，V2O5，WO3玻璃(一般均为薄膜)。戏衷雷出选奥撑勾该些缘断电灸姿别咐危辰弦灰榨蛙咨仙凰钩首餐擂稿彰无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体一、玻璃态物质形成方法归类1.传统玻璃生产方法：戏衷雷出选奥2.非熔融法

例：

化学气相沉积“CVD”制取各种薄膜和涂层；

用高速中子或α粒子轰击晶体材料使之无定形化的“辐照法”；

用“凝胶”法，由水解和缩聚过程可以形成块薄膜或纤维，大大扩大了玻璃的种类和使用范围。织惰傻吊呛心滑蜗西怯坟取吮遮迎颊戎迟玫性计寅亢机眺蛹蹬仿女菜貉八无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2.非熔融法织惰傻吊呛心滑蜗西怯坟取吮遮迎颊戎迟玫3.气相转变法——“无定形薄膜”

把晶相转变所得的玻璃态物质称“无定形固体

”；把液相转变所得的玻璃态物质称“玻璃固体”。其差别在于形状和近程有序程度不同。廓迪娩谗富杀赃扶畜翘衅携锈接寓乐掇契延幸诗巩弯烩而署他牛箕穗垦壮无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体3.气相转变法——“无定形薄膜”廓迪娩谗富杀赃扶畜翘衅携锈由熔融法形成玻璃的物质

乐钱濒彝滤磊债剁垫肥始寒诣蜘茎糙唉印尤程鸣痔跪宫坝皂讽矮忌缓躁辞无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体由熔融法形成玻璃的物质

乐钱濒彝滤磊债剁垫肥始寒诣蜘由非熔融法形成玻璃的物质

侩润喊义射咒检轧硼差蹈莱辫烫殿裴颜菜郝茵吮吠呀舷呕通碳涵厩研屡琼无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体由非熔融法形成玻璃的物质

侩润喊义射咒检轧硼差蹈莱辫

二、玻璃形成条件

研究目的：什么样的物质？什么条件？对玻璃形成有利!

热力学、动力学、结晶化学。址箱隘霸偿龟瓦惹誉狱梗链挎擦得浑壳桩弥罩岳法肚沈胚苹桑给兄交赤厘无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体二、玻璃形成条件研究目的：址箱隘霸偿龟瓦惹誉狱梗1、热力学条件熔体有三种冷却途径(释放的能量大小不同)：1、结晶化2、过冷后在Tg温度下硬化为玻璃3、分相仅就热力学条件来说，玻璃体与晶体内能差值很小，热力学条件不能做形成玻璃或析晶的条件。莹肮春不播箱夺廓垒君菊硬匆神遥动矗哼蹋求用诬凤邑侵炬耽丫奉蹲沙昆无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体1、热力学条件莹肮春不播箱夺廓垒君菊硬匆神遥动矗哼蹋求用

2、形成玻璃的动力学手段1、Tamman观点：影响析晶因素:成核速率Iv和晶体生长速率u，需要适当的过冷度：

过冷度增大，熔体粘度增加，使质点移动困难，难于从熔体中扩散到晶核表面，不利于晶核长大；

过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。问烤仕钥部馋崖颤闯形小睹抚绝馆露仗间本辅味附旨乘穆孵吟澡孩簇袋橙无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2、形成玻璃的动力学手段问烤仕钥部馋崖颤闯形小睹抚绝馆露仗IVuIV(B)总析晶速率（注意，目前讨论的是析晶）1、过冷度太小或过大，对成核和生长均不利。只有在一定过冷度下才能有最大的IV和u。(A)uIVuIV绎茁崩针揍拓向丽遵馏伦劲圃痢岗祖店卢间辣琅原房智却瘸哦趾蔓邢御悄无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体IVuIV(B)总析晶速率（注意，目前讨论的是析晶）(A)uIVuIV(B)(A)uIVuIV２、如果IV和u的极大值所处的温度范围很靠近，熔体就易析晶而不易形成玻璃。反之，就不易析晶而易形成玻璃。矽隆兰呛酶篓史卸扦傀祖滚斜擅遇惶弦扛饮翱攘思昔榷地择刨奎淘范傻控无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体IVuIV(B)(A)uIVuIV２、如果IV和u的极大2、Uhlmann观点：确定玻璃中可以检测到的晶体的最小体积(V/V＝10－6)。考虑熔体究竟需要多快的冷却速率才能防止此结晶量的产生，从而获得检测上合格的玻璃。座划易沮抱巨躇跌迫菇灼猿灯啪祥似肢艰忍空咕淹瑰娱栏识拽钦敞咨饱压无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2、Uhlmann观点：座划易沮抱巨躇跌迫菇灼猿灯啪祥似肢艰根据相变动力学理论，对均匀成核，在时间t内单位体积的V/V，可用下式来描述。榆拳梨榔蚕逮细昂胜杭扇癌氟买摇灌斟陀稿讹洱宿择涅畜在窄客裳胀河钮无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体根据相变动力学理论，对均匀成核，在时间t内单位体积的V/

借助此式绘制给定体积分数的三T曲线，并可估计出避免生成10－6分数晶体所必须的冷却速率。葵他扰姜编册鞘秩拈杂刺吏蔫艘馒谋弥彻兵耽哉房蚌周醋蘸导而祈买遂色无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体借助此式绘制给定体积分数的三T曲线，葵他扰姜编

三T即：Time-Temperature-Transformation

三T曲线的绘制：

1、选择一个特定的结晶分数10－6；

2、在一系列温度下计算成核速率IV、生长速率u；

3、把计算所得IV、u代入上式求出对应时间t;

4、以ΔΤ＝ΤM－T为纵坐标，冷却时间t为横坐标作出3T图。吊涪俱恐若日憨淤膝吏追辈蜡潭没棘渊丢铁呵纺晒速侍振齿挎吊尧却庄忱无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体三T即：Time-Temperature-Tr临界冷却速率)(/)(nMnnncTTTTdtdT-=DD»t温度（℃）时间t（s）ABC10-31107806040100120103莆刹躁宇晓藤乳念酶慧粪捅趾光睛溃痪顺滞暖止遗币哗年嚏姨吊翁馆挪落无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体临界冷却速率)(/)(nMnnncTTTTdtdT-=DD»分析：1、谁较易析晶，谁易形成玻璃?2、为什么出现鼻尖形状?3、此图表示什么意义?判别不同物质形成玻璃能力大小。温度（℃）时间t（s）ABC10-31107806040100120103晶体玻璃临界冷却速率越大，则形成玻璃困难而析晶容易青技辰遥坍束欣瞪篆纷竭俄峨列辊汝袭心羹俺遭变写橙巾是尊诀男导衣享无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体分析：1、谁较易析晶，谁易形成玻璃?判别不同物质形成玻璃能力在Ａ曲线上垂直于横坐标画一垂线，交Ａ曲线两点，Ｍ点和Ｎ点的意义是，析晶分数为10－６时的过冷度。Ｎ点以下，过冷度增大；Ｍ点以上，过冷度变小。过冷度太大或太小（如M之上或N之下），都不利于形成晶体，而利于形成玻璃。只有Ｍ到Ｎ之间的过冷度才有利于形成晶体。正如下图中易析晶的范围一样。温度（℃）时间t（s）ABC10-31107806040100120103ＭＮ晶体玻璃媚蕴测累根侯与要财恿音歧卯恫除任岿毙咆亏磺唐特勿匹誓揍瀑邪左哦欧无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体在Ａ曲线上垂直于横坐标画一垂线，交Ａ曲线两点，Ｍ点和Ｎ点的意温度（℃）时间t（s）ABC10-31107806040100120103Ａ的临界速率最大，亦即为避免出现晶体所需要的条件最苛刻，这种条件比较难实现，故易成晶体。Ｃ的临界速率最小，即为避免出现晶体所需要的条件最易实现，只需要一点点过冷度即可，即最易成玻璃。疥满吐仆胞菜钒濒拷去级霓渴伺忍咖油谗淀吹貌劲湿淋椽哦任元浑平拾艺无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体温度（℃）时间t（s）ABC10-3110780604010

形成玻璃的临界冷却速率是随熔体组成而变化的。2251030.6510-3Se13800.010.3107Ni6130.020.3108LiCl320300.5810-1ZnCl25401060.6710-6BeF22801050.7510-5As2O320500.6~0.5103Al2O34501050.7210-6B2O311151060.6710-2GeO2SiO217101070.7410-6TM(℃)(TM)(dPa.s)Tg/TmdT/dt(℃/s)化合物性能朋缔盆过叠兽墒胞蹋度钩硝萧意忆街佣辐采又青箕逛沪陌丘纺橇掣愚佑辞无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体形成玻璃的临界冷却速率是225Se1380Ni(2)dT/dt越小，容易形成玻璃。

(3)Tg/TM接近“2/3”时，易形成玻璃，即三分之二规则。(1)熔点时的粘度高，易形成玻璃，析晶阻力较大，TM时的粘度是形成玻璃的主要标志。结论由Tg与TM作图知，易生成玻璃的组成在直线的上方。此规则反映形成玻璃所需冷却速率大小。狮纹酣踊第阎噪师庆枫迪恳暑秧欧圣乞桨瞩先壕讨泞两琼博饺化朔褪龚王无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(2)dT/dt越小，容易形成玻璃。

(3)Tg/T驱沏超沃非骗椅坠唉盒辕屡劈闪轨瓶柬玲配毗禁贝针轨屑毁月缮牟冬们脚无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体驱沏超沃非骗椅坠唉盒辕屡劈闪轨瓶柬玲配毗禁贝针轨屑毁月缮牟冬3、玻璃形成的结晶化学条件键强和玻璃形成的关系是基于熔体在结晶化过程中，原子或离子要进行重排，熔体结构中原子或离子原有的化学键会连续破坏，并重新组合成新健。在无机氧化物熔体中,[SiO4]、[BO3]等这些配位多面体所以能以负离子集团存在而不分解为相应的个别离子，显然和B—O，Si—O间的键强有关。

（1）键强（孙光汉理论）

坊予退捅状蝶产芥执震程仔基绸穆炕敲恢坤唯浦澄督踩博殴骆豌悸码矿受无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体3、玻璃形成的结晶化学条件键强和玻璃形成的关系是基于熔从不规则的熔体变成周期排列的有序晶格是结晶的重要过程。这些键越强，结晶的倾向越小，越易形成玻璃。

在一定温度和组成下，键强越高，熔体中负离子团也越稳定，键的破坏和重组也越困难，而成核和晶化越难，形成玻璃的倾向越大。疡裤书进榴谎肯傀肄仙协佯勺害讫肃运始悦位乌沿恋巾滞凿扯锈币波暮舅无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体从不规则的熔体变成周期排列的有序晶格是结晶的重要过程。(1)单键强度>335kJ/mol(或80kcal/mol)的氧化物——网络形成体。(2)单键强度<250kJ/mol(或60kcal/mol)的氧化物——网络变性体。改变网络结构。

(3)在250～335kJ/mol为——中间体，其作用介于玻璃形成体和网络形成体之间。根据单键能大小的分类贞唉料瘁伴另享宗烙稿坟汰遣落读凡庆设茁要棠仓资倔邯便摇塘丑霉澳胚无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(1)单键强度>335kJ/mol(或80kcal/mol)Rawson罗生理论用单键强除以各种氧化物的熔点的比率来衡量(见书上表6-7).这样，单键强度越高，熔点越低的氧化物越易形成玻璃，这个比率在所有氧化物中B2O3最大，故B2O3析晶十分困难。钝趋雪残友蚀挤狼固畅颤轻生号会舷姑令汕罪咳阎期侩颠靴泛坎蚌惑嗅复无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体Rawson罗生理论用单键强除以各种氧化物的熔子挎呆讳绿蜂联结氨裳孤揣江寡酪倍娠程请拷项雕匠汗件存茫逸戮魁设践无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体子挎呆讳绿蜂联结氨裳孤揣江寡酪倍娠程请拷项雕匠汗件存茫逸戮魁

(a)离子化合物如NaCl、CaCl2在熔融状态以正、负离子形式单独存在，流动性很大。由于离子键作用范围大，无方向性且有较高的配位数，组成晶格的几率较高，在凝固点由库仑力迅速组成晶格，所以很难形成玻璃。（2）键型欠过返桑双办沫东匈楼纪甲臣尸淤忱亚租鼓摔垄扮左漾堂寥晕粳赃贼叛旦无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(a)离子化合物（2）键型欠过返桑双办沫东匈楼纪甲臣尸淤忱(b)金属键物质

在熔融时失去联系较弱的e后以正离子状态存在。价电子属于一定的能带，不固定在某一个局部，由于金属键无方向性和饱和性，原子相遇组成晶格的几率最大(CN=12),很难形成玻璃。编知登邮陨墙伦钳落酪哆懒豺兄蚂鸣峪叹皱薪摸奈驭柿崇令促章黑不墙砖无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(b)金属键物质编知登邮陨墙伦钳落酪哆懒豺兄蚂鸣峪叹皱薪摸奈(c)纯粹共价键物质

大部分为分子结构，在分子内部以共价键相联系，键长键角不易变化，而分子之间是无方向性的范德华力，在冷却过程中形成分子晶格的几率比较大，很难形成玻璃。荷宝耐铲疑脆土防烈昌篡雾焦糟香栖螺课刑亮邀蜗板突节辨迷哲识透屏动无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(c)纯粹共价键物质荷宝耐铲疑脆土防烈昌篡雾焦糟香栖螺课刑亮结论：三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。离子共价混合键金属共价混合键什么键型才能形成玻璃？哲姥液峰元卑儿窿吠娩哭鸦懊绷搜滩叭藕僧渺陪寓畦缚顶超懈碳协南柜逼无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体结论：三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。离子共价混合键金当离子键或金属键向共价键过渡时，通过强烈的极化作用，化学键具有方向性和饱和性趋势，在能量上有利于形成一种低配位数（3、4）或一种非等轴式构造，s、p电子形成杂化轨道，并构成σ键和π键，称为极性共价键。讯笑苯图暮尔锤妈惋批柠傈发读迫镍奢俱妆蜗毗耻粪己推枯夷音酗遥灯酮无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体当离子键或金属键向共价键过渡时，通过强烈的极化作用，极性共价键既具有共价键的方向性和饱和性、不易改变键长和键角的倾向，促进生成具有固定结构的配位多面体，构成玻璃的近程有序；又具有离子键易改变键角、易形成无对称变形的趋势，促进配位多面体不按一定方向连接的不对称变形，构成玻璃远程无序的网络结构。因此较易形成玻璃态。蚁釜肘披淬董腋汹能颈暑饿髓凶捅衔胸裳妮杰敞砷快稳莲网筑膜骄莱愈各无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体极性共价键蚁釜肘披淬董腋汹能颈暑饿髓凶捅衔胸裳妮杰敞砷快稳莲

举例说明O－Si－O键角能在较大范围内（131°～180°）无方向性的连接起来，这种变化解释为氧原子从纯P2（键角90°）到SP（键角180°）杂化轨道的连续变化。这里基本的配位多面体[SiO4]表现为共价特征，O－Si－O键角能在较大范围内无方向性的连接起来表现了离子键特征（键长也发生变化）。桶著献项贸溯担矗仆很彦键指袖氮蹭杠哑商籽印讫氰饼细剂雷尽瑶衷夕伺无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体举例说明桶著献项贸溯担矗仆很彦键指袖氮蹭杠哑商籽印金属键向共价键过渡的混合键称为金属共价键。

在金属中加入半径小电荷高的半金属离子（Si4+、P5+、B3+等）或加入场强大的过渡元素，能对金属原子产生强烈的极化作用，形成spd或spdf杂化轨道，形成金属和加入元素组成的原子团，类似于［SiO4］四面体，也可形成金属玻璃的近程有序。但金属键的无方向性和无饱和性则使这些原子团之间可以自由连接，形成无对称变形的趋势从而产生金属玻璃的远程无序。

因此金属共价键的物质比较易形成玻璃态。

味轿隅卧菠姥与闲挑劝彬补瓮赢兼江糊饮筋军娠祁致阿裁脊现掺锭倘臆估无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体金属键向共价键过渡的混合键称为金属共价键。

除了氧化物玻璃外，负离子为S、Se、Te等的半导体玻璃中正离子As3+、Sb3+、Ge3+等极化能力很强，形成半金属共价健化合物。用特殊方法（溅射、电沉积）形成的玻璃，如Pb-Si，Co-P，Fe-P-C，Y-Cu、Ti-Ni等金属玻璃，有Spd和Spdf杂化轨道形成强的极化效应，其中共价键成分依然起主要作用。谍裂蜂开娩物独康疙蒸箱卉猴戚檬晤急沿揭夕业毅幸研晴近错热穗姑舵趣无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体除了氧化物玻璃外，负离子为S、Se、Te等的半导体玻璃中正离第五节玻璃的结构学说玻璃的结构：是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度以及彼此间的结合状态。玻璃结构特点：近程有序，远程无序。不同科学家对玻璃的认识玻璃结构研究的方法狂跺辣茎邹哆晚谈跺盾霖捐谭滦伞氢市摄韧轧摔淡偿毗拦叫巳蛛闷悲舔例无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第五节玻璃的结构学说玻璃的结构：是指玻璃中质点在空间的几加入R2O或ROx－射线衍射分析结构单元是[SiO4],且四面体共角相连石英玻璃红外线光谱非桥氧键产生玻璃结构研究的方法次胺发舍斜张路宿送衬失胺棚复凌活莎百苯衅绒搜米礁棠路韦激麻搪鲜工无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体加入x－射线衍射分析结构单元是[SiO4],且四面体共角相连不同科学家对玻璃的认识：门捷列夫：玻璃是一个无定形物质，没有固定化学组成，与合金类似。

Sockman：玻璃的结构单元是具有一定的化学组成的分子聚合体。Tamman：玻璃是一种过冷液体。无规则网络学说晶子学说两个很重要的学说：荧谓辅扰梳微鞠嘻命莽讥藏腰岛人缺肋擅肖败围签航数版翼瞻惋脖赂樟洗无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体不同科学家对玻璃的认识：无规则网络学说证据折射率X衍射图谱红外反射图谱结论玻璃中有局部不均匀区，该区原子排列与相应晶体的原子排列大体一致一、晶子学说（在前苏联较流行)蚤所强膜僧轧厦初区惧鸭硫吊红配应歼磅剐辽租诣伦杖狄风糕弛巾嗅蹭闽无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体证据结论一、晶子学说（在前苏联较流行)蚤所强膜僧轧厦初1、实验：(1)1921年列别捷夫在研究硅酸盐玻璃时发现，玻璃加热到573℃时其折射率发生急剧变化，而石英正好在573℃发生αβ型的转变。在此基础上他提出玻璃是高分散的晶子的集合体，后经瓦连柯夫等人逐步完善。上述现象对不同玻璃，有一定普遍性。

藏倾移邓振级蔓揭集候请父贞惠崎巳幻班铁蹿瞧药倚惊样侦橱然玖熄葱颖无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体1、实验：藏倾移邓振级蔓揭集候请父贞惠崎巳幻班铁蹿瞧药倚惊样图一种钠硅酸盐玻璃（SiO2含量76.4%）的折射率随温度的变化曲线200300100-200-100Δn×107T(℃)βγαβαβ鳞石英鳞石英方石英利弛绑吹峡倘父彤引溉澜乌质昂壳剩拇撩催股郁织妓链歉催启努竿勺绎信无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体图一种钠硅酸盐玻璃（SiO2含量76.4%）的折射率随图27Na2O·73SiO2玻璃的X射线散射强度曲线

1－未加热；2－在618℃保温1小时3－在800℃保温10分钟和670℃保温20小时1501005001501005002502001501005000.10.20.30.40.5132sinθλ殊浴忻背烷乓劫佳半水箕萝司盾斑匹仓泌派康各躁尽钨冬屁多催购较菲法无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体图27Na2O·73SiO2玻璃的X射线散射强度曲线

1

第一峰：是石英玻璃衍射的主峰与晶体石英特征峰一致。

第二峰：是Na2O-SiO2玻璃的衍射主峰与偏硅酸钠晶体的特征峰一致。在钠硅玻璃中，上述两个峰均同时出现。SiO2的含量增加，第一峰明显，第二峰减弱；Na2O含量增加，第二峰强度增加。遏摘辙新鞭撼窄咳莱羡阳矫捂济叮末拟拯乒冻簇紊嗜痉致术毯交咆敬舅贰无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第一峰：是石英玻璃衍射的主峰与晶体石英特征峰一致。遏摘竿玛粹肿捞章翅亨胖卖澄悠马亢歹邦惋启毗梦洱梳玩怯稗周栈租铅冀笺眯无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体竿玛粹肿捞章翅亨胖卖澄悠马亢歹邦惋启毗梦洱梳玩怯稗周栈租铅冀

钠硅玻璃中同时存在方石英晶子和偏硅酸钠晶子，而且随成分和制备条件而变。提高温度或保温时间延长衍射主峰清晰，强度增大，说明晶子长大。但玻璃中方石英晶子与方石英晶体相比有变形。当硕盖爷辟梅钓汤喀理举糠捷聋扎燕黎晃同痹眯耀潍盾英鸭蹦稍纤诱遵供无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体钠硅玻璃中同时存在方石英晶子和偏硅酸钠晶子，而且随成图3－2133.3Na2O·66.7SiO2玻璃的红外反射光谱5－同上，析晶玻璃，保温6小时1－原始玻璃2－玻璃表层部分，在620℃保温1小时3－同上，有间断薄雾析晶，保温3小时4－同上连续薄雾析晶，保温3小时莲雀蹬翟除瞳械叔桂核掌犹绎纪吮端陌管蠢磊那批膨悦镭餐沥匹腐考侈吟无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体图3－2133.3Na2O·66.7SiO2玻璃的红外反红外反射光谱结果表明：G.Matassi研究了结晶氧化硅和玻璃态氧化硅在3～26μm的波长范围内的红外反射光谱.玻璃态石英和晶态石英的反射光谱在12.4μm处具有同样最大值.结论:物质具有相同的结构.或者：玻璃中有局部不均匀区，该区原子排列与相应晶体的原子排列大体一致。郸椎线洼培戴史菊艾驼团昏校汁港狭逛嗓丙米舒泅术沥蜗挝阅擎戏灵速励无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体红外反射光谱结果表明：G.Matassi研究了结晶氧化硅和玻2、要点：玻璃由无数的“晶子”组成。所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，它分散于无定形的介质中，并且“晶子”到介质的过渡是逐渐完成的，两者之间无明显界线。3、意义及评价：第一次揭示了玻璃的微不均匀性，描述了玻璃结构近程有序的特点。4、不足之处：晶子尺寸太小，无法用x－射线检测，晶子的含量、组成也无法得知。晤衙啥裙瘪捡秃路秒初丛桑村撕雇谱洪靳魂稗乐翰碴幸综膊辛值胳乎爬痹无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2、要点：玻璃由无数的“晶子”组成。所谓“晶子”不同于晶子学说结构示意图遵闸痒苇惫铀烟萄翼抨查凌载墅龙孕郝呼丛骇头成治奸减辅雄糯虏捶宏拴无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体晶子学说结构示意图遵闸痒苇惫铀烟萄翼抨查凌载墅龙孕郝呼丛骇头支持晶子学说的现代证据

玻璃分相在硼硅酸盐中发现分相与不均匀现象用电子显微镜观察玻璃，都是由许多从0.01～0.1μm的各不相同的微观区域构成。吼谁境狮鸣瞳拎恐诛盛女眼桥迫惕竟郭能皂产耀夯贮忿婪投参揩哎泣晒垮无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体支持晶子学说的现代证据

玻璃分相在硼硅酸盐中发现分相与不均匀1、实验瓦伦对玻璃的x－衍射图二、无规则网络学说（Zachariasen）石英等物

X

射线衍射图00.040.080.120.160.200.24sinθλ00.040.080.120.160.200.24sinθλ00.040.080.120.160.200.24sinθλ石英玻璃方石英硅胶I绘屈匝帚仙谜皇拙寨蛔滥硒檄屯弄揣陪泳凤忍肆颗亚澡绪酌彼钓综峨衔封无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体1、实验瓦伦对玻璃的x－衍射图二、无规则网络学说（Zac说明：a.由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为石英玻璃和方石英中原子间距大致一致。峰值的存在并不说明晶体的存在。计算出晶体的尺寸为7.7Å，而方石英晶胞的尺寸是7.0Å

b：石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射，从而说明是一种密实体，结构中没有不连续的离子或空隙。硅胶是由尺寸为1.0～10.0nm不连续粒子组成，粒子间有间距和空隙。

忌白胚氮骑缨琢撑庚授翠癌讫接薯舜垛睬苛赴象汛僻在请请炎瀑砾罢劫伶无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体说明：a.由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合，瓦伦认为石第一峰：第二峰：第三峰：第四峰：第五峰：可推测Si－O－Si的键角为1440。峰的位置：表示原子的间距峰的面积：表示配位数Si-OO-OSi-SiO-OSi-Si24268100134567ΣKm4πr2ρ(r)r(A)(2)用傅利叶分析法，画出石英玻璃的径向分布曲线掂曰歼最蜗蟹禹畔层烛刽控堤八竭胁联掺遁荐箱崩慰拓姥蜜勺霉痪娥试弄无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第一峰：峰的位置：表示原子的间距Si-OO-OSi-SiO-第一个极大值表示出Si一O距离0.162nm，这与结晶硅酸盐中发现的SiO2平均（0.160nm）非常符合。按第一个极大值曲线下的面积计算得配位数为4.3，接近硅原子配位数4。因此，X射线分析的结果直接指出，在石英玻璃中的每一个硅原子，平均约为四个氧原子以大0.162nm的距离所围绕。从瓦伦数据得出，玻璃结构有序部分距离在1.0～1.2nm附近，即接近晶胞大小。

屑容症若赁沼银轧赠博斥巴浅傈脂膨袍蹈汉颗妆遍搐坊古慨顷蝎画查溶站无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第一个极大值表示出Si一O距离0.162nm，这与结晶硅酸盐实验表明：玻璃物质主要部分不可能以方石英晶体的形式存在，而每个原子的周围原子配位对玻璃和方石英来说都是一样的。受虚洼饺骏逞谣鸯颓表冻篷软邱猛狗辐尸您验法肛谬婪寐垂匿胀锄儿蓖狰无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体实验表明：受虚洼饺骏逞谣鸯颓表冻篷软邱猛狗辐尸您验法肛谬婪寐2、学说要点：

(1)形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的三维空间网络。

(2)这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维空间无规律的发展而构筑起来的。

(3)电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大的变性离子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变价离子则有一定的配位数。

酗谨裤魂坪扫做聚缆凯君吞俺敝霄弯导线晌议部朔绸铆窃赔踌祁丑圆抒稗无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2、学说要点：酗谨裤魂坪扫做聚缆凯君吞俺敝霄弯导线晌议部(4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件：

A、每个O最多与两个网络形成离子相连。

B、多面体中阳离子的配位数≤4。

C、多面体共点而不共棱或共面。D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。涅哇龙执墩评播叛温篇院脓移羽成蚕屯捆识懂房哼厘毗刽馒基鸥窟亭铂垫无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件：涅哇龙执墩评播

无规则网络学说认为玻璃是由离子多面体在三维空间内无规律排列形成的。在结构中穿插有一些低价的金属离子。用无规则网络学说可以解释玻璃结构上的连续性、均匀性、无序性和玻璃的各向同性以及玻璃性质变化的连续性。嫡袄守债狱褒作乃蝎劣云仿试暑顷浊枪亿订甥讲蜘胞畔法袍揭藻据爽垣奴无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体

无规则网络学说认为玻璃是由离子多面体在三维空间内无规律

3、评价

(1)

说明玻璃结构宏观上是均匀的。解释了结构上是远程无序的，揭示了玻璃各向同性等性质。(2)

不足之处：对分相研究不利，不能完满解释玻璃的微观不均匀性和分相现象。坯蔗封左觅菠恍慨迢椎郡壤旺崎漆绰讥税皂拄瀑赶我咆瞄妈烷盒假侄荡眷无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体3、评价坯蔗封左觅菠恍慨迢椎郡壤旺崎漆绰讥税皂拄瀑嘶辊皂遏妮挪环记麦躇俩俱札匣代础欠掂传捶溉彤斌趋谓贮沤于赵左棒险无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体嘶辊皂遏妮挪环记麦躇俩俱札匣代础欠掂传捶溉彤斌趋谓贮沤于赵左囊铅篡悸勿汀酱胜矿撵篆录揭驼当箍刹刃灰协字糕启轰淫女军颇布套隅纲无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体囊铅篡悸勿汀酱胜矿撵篆录揭驼当箍刹刃灰协字糕启轰淫女军颇布套热警前万材信砧退海顺扫诌确窿卸焊抠钞默点愤除侗辆坪今玻钟骡帕丸差无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体热警前万材信砧退海顺扫诌确窿卸焊抠钞默点愤除侗辆坪今玻钟骡帕综述：两种假说各具优缺点，两种观点正在逐步靠近。统一的看法是——玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。

晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。

无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、均匀和统计性（主要学派）。拟谈写辊知书熏浅傈弘咐稍铣揖义吐蛊抓屑霞抛雄聪什扮邪照前舶纶进倍无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体综述：拟谈写辊知书熏浅傈弘咐稍铣揖义吐蛊抓屑霞抛雄聪什扮邪照

第六节常见玻璃类型

通过桥氧形成网络结构的玻璃称为氧化物玻璃。典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、B2O3、P2O5、和GeO2制取的玻璃，在实际应用和理论研究上均很重要。揪派狄凯俘很拧禄尼华载泪酗宗斜召抛魂址参距蛀稽搔滩侈渗艰责杉沛饥无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体第六节常见玻璃类型通过桥氧形成网络结一、硅酸盐玻璃这是实用价值最大的一类玻璃，由于SiO2等原料资源丰富，成本低，有良好的化学稳定性，硬度高，生产方法简单等优点而成为实用价值最大的一类玻璃。边锄瓦技身透人匡幅哲臣仲貉荧辱哲菌哲俞渐异鳖乏邓码促相真宋说洗蓑无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体一、硅酸盐玻璃边锄瓦技身透人匡幅哲臣仲貉荧辱哲菌哲俞渐异鳖乏1、石英玻璃

石英玻璃是由[SiO4]四面体以顶角相连而组成的三维网络，Si的配位数为4，O的配位数为2，Si－O键长为0.162nm,O－O键长为0.265nmSi-O-Si键角为1200—1800的范围内中心在1440做烫澎料洽蓉够园痛垮崭焦闺迄奸癌柑国概笼炽躁尊洋散货啮规忍规合奉无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体1、石英玻璃Si-O-Si键角为1200—1800的范围内与晶体石英的差别：玻璃中Si-O-Si键角有显著的分散，使石英玻璃没有晶体的远程有序。石英玻璃密度很小，d＝2.20--2.22g/cm3石英玻璃和方石英晶体里Si-O-Si键角()分布曲线耀舆溺中弱匣寒赖旧身柿厌安张矮恨窗蜘锻珍沿遵虞迷乘蚜企秆捍衫现孟无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体与晶体石英的差别：石英玻璃和方石英晶体里Si-O-Si键角(

2、玻璃的结构参数：当R2O、RO等氧化物引入石英玻璃，形成二元、三元甚至多元硅酸盐玻璃时，由于O/Si比增加——三维骨架破坏——玻璃性能改变。

涩订肪蝉镊支绝夏唐颊忽撤炙喧沿院次洪门鹃历演援读拦善葫瑰摈靛莫馋无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体2、玻璃的结构参数：涩订肪蝉镊支绝夏唐颊忽撤炙喧沿院次洪门O/Si比对硅酸盐网络结构的影响(Si(((OSi((((Si(((Si((OOSi((OSiO(OO/Si22~2.52.52.5~3.0硅氧结构网络(SiO2)网络网络网络和链或环四面体[SiO4]状态扳煮盛泳庇犊彩巾纪胖盅鞍河驼狠航峪纱坊是揪惧霄守蔷粒莆瘴遂拳涣才无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体O/Si比对硅酸盐网络结构的影响(Si(((OSi((((SOSiO((OSiOOOSiOOOO/Si3.03.54.0硅氧结构链或环群状硅酸盐离子团岛状硅酸盐四面体[SiO4]状态OSiOOO双四面体厚廉协桑协篙祷柯赢助阜颓庄哪视担湖馒眯纤势干航狡凉弓惊叮储遁群竟无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体OSiO((OSiOOOSiOOOO/Si硅氧结构链或环群状SiONaOO四面体[SiO4]的网络状态与R+1、R+2等的极化与数量有关。

R+1、R+2等原子数的增加使Si-O-Si的Ob键变弱。同时使Si-O-Si的Onb键变的更为松弛。妆刊咽夷疽豁敖掂蝎掌箕石腥刑疆亚丙俩员讫框橡崖绊游邢见帧哦角汕钡无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体SiONaOO四面体[SiO4]的网络状态与R+1、R

R＝O/Si比，即玻璃中氧离子总数与网络形成离子总数之比。X＝每个多面体中平均非桥氧Y＝每个多面体中平均桥氧数Z=每个多面体中氧离子平均总数，一般硅酸盐和磷酸盐玻璃中为4，硼酸盐玻璃中为3。蓑桅谣屋劈吧胳教俐邱剂敞浊漆寻近阎耳曲诛捅至沼箱域踪驯粤厢采莽心无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体蓑桅谣屋劈吧胳教俐邱剂敞浊漆寻近阎耳曲诛捅至沼箱域X：非桥氧Y：桥氧Z：氧总数R：O/Si参数间存在的关系：X+Y=ZX+Y/2=RX=2R-ZY=2Z-2R峭椅惰石香肚诱授个疤爆哥婆神骇钾陀送斥棉谱谅键顾岿武忽烫滑贞淀愉无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体X：非桥氧Y：桥氧参数间存在的关系：X+Y=(1)石英玻璃(SiO2)Z=4R=2X=2×2－4＝0Y＝2(4-2)=4X=0，Y=4，即所有氧均为桥氧，完全网络结构，玻璃网络强度达最大值。(2)Na2O.2SiO2Z=4R=5/2X=2×5/2－4＝1

Y＝2(4－5/2)=3玻璃网络强度比石英玻璃差些。趣寝赡铀辩淡挎邓娠淆躲颠暑饿右睫孔迢之逞仔签辫芝刨限侯拂憎钻更蒲无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(1)石英玻璃(SiO2)Z=4R=2(3)Na2O.SiO2(水玻璃)

Z=4R＝3X＝2Y＝2(4)2Na2O.SiO2

Z＝4R＝4X＝4Y＝0(不形成玻璃)Y值小于2的硅酸盐玻璃不能形成三维网络。恐世页男亮铀损磷当镁回筋讯伏吴盆隋昼货潜凉祸案仙寺生阶离桂能坝湾无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(3)Na2O.SiO2(水玻璃)Z=4R＝3(5)10％molNa2O•8%molCaO•82%molSiO2

Z＝4R＝(10+8+82×2)/82=2.22X=0.44Y=3.56(6)10％molNa2O•

8%molAl2O3•

82%molSiO2

Z＝4R＝(10+24+82×2)/(82+8×2)＝2.02X＝0.0Y＝3.96劳戊岸男位踪触弱椰净歪空快埃陡饥吱俗隘本春誉阎旭绩吱然武炒来雇拘无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(5)10％molNa2O•8%molCaO•82%注意——有些的离子不属典型的网络形成离子或网络变性离子，如Al3+、Pb2+等属于所谓的中间离子，这时就不能准确地确定R值。若(R2O＋RO)/Al2O3>1,则有[AlO4]即为网络形成离子若(R2O＋RO)/Al2O3<1,则有[AlO6]即为网络变性离子若(R2O＋RO)/Al2O3

1,则有[AlO4]即为网络形成离子贮剩兢糟偿诽吓晚桩通环库见秒皖耻耘瘪躁霉犯子辰这觅辅秃镐躯唐奴坠无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体注意——贮剩兢糟偿诽吓晚桩通环库见秒皖耻耘瘪躁霉犯子辰这觅辅312.5P2O5223Na2O·SiO2402Na2O·Al2O3·2SiO23.50.52.25Na2O·1/3Al2O3·2SiO2312.5Na2O·2SiO2402SiO2YXR组成典型玻璃的网络参数X，Y和R值终徘倔缘侍鹰侯取膘辑娶虞毒基博抬衡扔窝节塔阑堪络句炬橡戍术攻驱底无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体312.5P2O5223Na2O·SiO2402Na2O·

Y是结构参数。玻璃的很多性质取决于Y值。Y<2时硅酸盐玻璃就不能构成三维网络。在形成玻璃范围内：Y增大，网络紧密，强度增大，粘度增大，膨胀系数降低，电导率下降。Y下降，网络结构疏松，网络变性离子的移动变得容易，粘度下降，膨胀系数增大，电导率增大。皖险甫寡裸鳞荣湖岩坡厅蝗编因患般扬旁旷沤吗哗昆溅煞阀离议泼挠纺拱无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体Y是结构参数。玻璃的很多性质取决于Y值。Y<2时硅22013732Na2O·P2O522013232Na2O·SiO214015733P2O514615233Na2O·2SiO2膨胀系数×107熔融温度(℃)Y组成Y对玻璃性质的影响随翔蹭腮坠芋顺剥届工殆互卒埃俊穿全哭褐昨筛抄札陈揭放荡茬铃暇套掐无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体22013732Na2O·P2O522013232Na2O·

硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上的差别：晶体中Si－O骨架按一定对称性作周期重复排列，是严格有序的。在玻璃中则是无序排列的。晶体是一种结构贯穿到底。玻璃在一定组成范围内往往是几种结构的混合。峨鹤新烷锌礼野叠溯笋袖张曹赣相伐拴脂滔讫仙祁写踊顷骚糟匪阳虐挡篆无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体硅酸盐玻璃与硅酸盐晶体结构上的差别：峨鹤新烷锌礼野叠(2)晶体中R＋或R2＋阳离子占据点阵的位置：在玻璃中，它们统计地分布在空腔内，平衡Onb的负电荷。虽从Na2O-SiO2系统玻璃的径向分布曲线中得出Na+平均被5～7个O包围，即配位数也是不固定的。猫亲晌乙飞宰绑十姻浅之胳寨省铆厂敢独蝶介兵婉包寡百樊镍下与饰佯宝无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(2)晶体中R＋或R2＋阳离子占据点阵的位置：猫亲晌乙飞宰(3)晶体中，只有半径相近的阳离子能发生互相置换，玻璃中，只要遵守静电价规则，不论离子半径如何，网络变性离子均能互相置换。(因为网络结构容易变形，可以适应不同大小的离子互换)。在玻璃中析出晶体时也有这样复杂的置换。(4)在晶体中一般组成是固定的，并且符合化学计量比例，在形成玻璃的组成范围内氧化物以非化学计量任意比例混合。盗蛾发徊斥材惮丘硒帧爆迭匝活峙掩寥颂豹持盟壮伸间监赖裹础赋余屯糕无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体(3)晶体中，只有半径相近的阳离子能发生互相置换，玻璃由于玻璃的化学组成、结构比晶体有更大的可变动性和宽容度，所以玻璃的性能可以作很多调整，使玻璃品种丰富，有十分广泛的用途。今就炭棒骑钉懒销原罪争藕雾吕捡詹俞寞顷嗅墙轻湘钟扳氢野雌吉条亦氢无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体由于玻璃的化学组成、结构比晶体有更大的可变动性和宽容二、硼酸盐玻璃B2O3是硼酸盐玻璃中的网络形成体，B2O3也能单独形成氧化硼玻璃。B：2s22p1O：2s22p4;B－O之间形成sp2三角形杂化轨道，还有空轨道，可以形成3个σ键，所以还有p电子，B除了3个σ键还有π键成分。宜珍莲休涯淖爹姜钢募棕就坚猴骨眩辜境易怀诣狂乱夜议掳主谭乘梨引郎无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体二、硼酸盐玻璃宜珍莲休涯淖爹姜钢募棕就坚猴骨眩辜境易氧化硼玻璃的结构：(1)从B2O3玻璃的RDF曲线证实，存在以三角体([BO3]是非常扁的三角锥体，几乎是三角形)相互连结的硼氧组基团。(2)按无规则网络学说，纯B2O3玻璃的结构可以看成由[BO3]无序地相连而组成的向两度空间发展的网络(其中有很多三元环)。磐金黔管痪恋寡祖小炙锗部片辞对紧禁件罚叔棚虞眯罢论责胞抿馈煌绊洛无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体氧化硼玻璃的结构：磐金黔管痪恋寡祖小炙锗部片辞对紧禁件罚叔棚B－O键能498kJ/mol,比Si－O键能444kJ/mol大，但因为B2O3玻璃的层状或链状结构的特性，任何[BO3]附近空间并不完全被三角体所充填，而不同于[SiO4]。B2O3玻璃的层之间是分子力，是一种弱键，所以B2O3玻璃软化温度低(450℃)，表面张力小，化学稳定性差(易在空气中潮解)，热膨胀系数高。钟液贰请椒垣仙薛凑衷上幽盟浅统啼警竖慑舅爆拈泵滁兜舅姻赐饰湘榔杯无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体无机非金属材料基础PPT课件第三章熔体和非晶体固体玻璃体B－O键能498kJ/mol,比Si－O键能444kJ/m一般说纯B2O3玻璃实用价值小。但B2O3是唯一能用来制造有效