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第三章 熔体和玻璃体的相变

第三章熔体和玻璃体的相变
1、玻璃分相的类型和分相结构特点如何?
玻璃分相有两种类型。

一种是以MgO-SiO2系统为代表,在液相线以上就开始发生分相这种分相在热力学上称为稳定分相(或稳定不混溶性),它给玻璃生产带来困难,玻璃会产生分层或强烈的乳浊现象,另一种是以BaO-SiO2系统为代表,往往是在液相线以下开始发生分相,这种分相称为亚稳分相(或亚稳不混溶性),它对玻璃有重要的实际意义。

用电子显微镜在研究BaO-SiO2系统分相时,发现随着成分的变化可以得到不同的分相结构。

2、玻璃析晶的两个阶段及其相互间的关系如何?
析晶过程包括晶核形成和晶体成长两个阶段,成核速度和晶体成长速度都是过冷度和黏度的函数。

3、在硼硅酸盐玻璃中,分相结构对性能的影响如何?
分相对玻璃的性能有重要的作用。

它对具有迁移性能如黏度、电导、化学稳定性等的影响较为敏感。

(1)对具有迁移性能的影响
(2)对玻璃析晶的影响
a 为成核提供界面
b 分散相具有高的原子迁移率
c 使成核剂组富集于一相
(3)对玻璃着色的影响
4、高硅氧玻璃的制备原理及工艺过程。

原理:利用分相玻璃中不同相对水、酸、碱的抗蚀程度不同而制得。

工艺过程:常规熔制→热处理(600︒C)使之分相→退火后用酸处理(酸沥滤)→得多孔高硅玻璃→ 1200︒C烧结得vycor(体积收缩约20~40%)。

5、微晶玻璃的热处理制度及理论基础。

热处理制度:(1)阶梯式热处理制度
· a b 室温→核化温度
升温速率不可过大,一般2~5︒C/min.。

α低的10︒C/min
τ
· b c 核化阶段
核化温度Tg~Tg+50︒C
η=1010~11Pa•S 由于晶核的不断形成而抵抗软化变形。

· c d 核化温度→晶化温度
晶体开始生长
· de 晶化阶段
晶化温度<晶体液相线温度
· ef 冷却过程
冷却速度可较大。

(2)等温制度:
原因:某些系统晶化时释放较多转化热。

使温度升高。

热散不出加上温度变化使玻璃中温度梯度较大,晶化不好。

解决:等温保温即使放热与玻璃导热及比热适应,晶核形成后就较慢晶化
理论基础:(1)两液分相析出40埃左右小液滴
(2)晶核形成相界面出现含TiO2化合物和立方体
ZrO2微晶核
(3)晶粒长大初期:易裂开(微观应力)
中期:晶体吸收高硅组分形成外壳,α差↓
后期:r<0.1μm,玻璃相20~30%,α≈0,∆N较小。

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