熔体和玻璃体的相变课件.ppt
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- 玻璃体 相变 课件
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1、第三章第三章熔体和玻璃体的相变熔体和玻璃体的相变主要内容主要内容l3.1 玻璃的分相玻璃的分相l3.2 玻璃的析晶玻璃的析晶l3.3 微晶玻璃的核化和晶化微晶玻璃的核化和晶化l3.4 玻璃的析晶缺陷玻璃的析晶缺陷3.1 玻璃的分相玻璃的分相l 分相:玻璃在高温下为均匀熔体,在冷却过程中或分相:玻璃在高温下为均匀熔体,在冷却过程中或在一定的热处理时,由于内部质点迁移,某些组分在一定的热处理时,由于内部质点迁移,某些组分发生偏聚,从而形成化学组成不同的两个相。发生偏聚,从而形成化学组成不同的两个相。l 分相区一般可从几纳米到几十纳米,属于亚微结构分相区一般可从几纳米到几十纳米,属于亚微结构不均匀性
2、,在高倍电子显微镜下才能观察到。不均匀性,在高倍电子显微镜下才能观察到。l 两种不同类型的分相:两种不同类型的分相:u稳定分相稳定分相(稳定不混溶性):液相线以上出现相分离现(稳定不混溶性):液相线以上出现相分离现象。碱土金属和一些二价金属氧化物与二氧化硅的二元象。碱土金属和一些二价金属氧化物与二氧化硅的二元系统。系统。u亚稳分相亚稳分相(亚稳不混溶性):液相线以下出现的分相。(亚稳不混溶性):液相线以下出现的分相。碱金属氧化物与二氧化硅的二元系统。碱金属氧化物与二氧化硅的二元系统。混合自由焓混合自由焓-组成曲线组成曲线l亚稳分解区亚稳分解区S区(不稳区)和不混溶区区(不稳区)和不混溶区N区(
3、亚稳区)区(亚稳区)3.1.1 两种不同分相的特点、结构及机理两种不同分相的特点、结构及机理l 两种不同分相的特点两种不同分相的特点u旋节分解分相(旋节分解分相(S区)区)0,成分无限小的起伏,导致自由焓减小,单,成分无限小的起伏,导致自由焓减小,单相是不稳定的,分相是瞬时的,自发的。相是不稳定的,分相是瞬时的,自发的。基本上不需要克服任何位垒。基本上不需要克服任何位垒。22CGu成核分相(成核分相(N区)区)0,成分无限小的起伏,导致自由焓增大,单相对,成分无限小的起伏,导致自由焓增大,单相对成分无限小的起伏是稳定的或亚稳的。成分无限小的起伏是稳定的或亚稳的。新相的形成不是自发的,需要做功。
4、新相的形成不是自发的,需要做功。新相通过成核新相通过成核-生长从母液中析出。生长从母液中析出。22CGl 两种不同分相机理两种不同分相机理u旋节分解分相旋节分解分相相变开始时浓度变化程度很小,但空间范围很大。相变开始时浓度变化程度很小,但空间范围很大。是发生在平均浓度是发生在平均浓度C0的母相中瞬间的浓度波形起伏,的母相中瞬间的浓度波形起伏,出现浓度低处出现浓度低处C0向浓度高处向浓度高处Ca 的负扩散(爬坡扩的负扩散(爬坡扩散)。散)。第二相相界面开始是弥散的,逐渐出现明显的界面,第二相相界面开始是弥散的,逐渐出现明显的界面,浓度随时间持续变化直至达到平衡成分。浓度随时间持续变化直至达到平衡
5、成分。u成核分相:成核分相:由于核的形成局部地区由平均浓度由于核的形成局部地区由平均浓度C0降至降至Ca,同时出,同时出现一个浓度为现一个浓度为Ca 的的“核胚核胚”。是一种由高浓度是一种由高浓度C0向低浓度向低浓度Ca的正扩散。的正扩散。起始浓度变化程度大,而涉及的空间范围小。起始浓度变化程度大,而涉及的空间范围小。第二相成分不随时间而变化,分相析出的第二相始终第二相成分不随时间而变化,分相析出的第二相始终有显著的界面。有显著的界面。l两种不同分相结构两种不同分相结构u旋节分解分相旋节分解分相 连通结构连通结构u成核分相成核分相 孤立滴状结构孤立滴状结构3.1.4 玻璃分相的原因玻璃分相的原
6、因l 氧化物熔体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争氧化物熔体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争夺所引起的。夺所引起的。l 阳离子势的大小,对氧化物玻璃的分相有决定性的阳离子势的大小,对氧化物玻璃的分相有决定性的作用。作用。uZ/r 1.4,液相线以上发生分相。,液相线以上发生分相。uZ/r介于介于1.01.4之间,液相线程之间,液相线程S形,液相线以下发生分形,液相线以下发生分相。相。uZ/r1.0,熔体不发生分相。,熔体不发生分相。3.1.5 分相对玻璃性能的影响分相对玻璃性能的影响l 分相对具有迁移性能(如黏度、电导、化学稳定性分相对具有迁移性能(如黏度、电导、化学稳定性等)的影响较为敏感
7、。等)的影响较为敏感。l 分相对具有加和特性的另一类性质(如折射率、密分相对具有加和特性的另一类性质(如折射率、密度热膨胀系数、弹性模量等)的影响不那么敏感。度热膨胀系数、弹性模量等)的影响不那么敏感。3.1.5.1对具有迁移性能的影响对具有迁移性能的影响u分相对具有迁移性能的影响决定于分相的形态。分相对具有迁移性能的影响决定于分相的形态。u分相的形态与玻璃成分以及热处理的温度和时间分相的形态与玻璃成分以及热处理的温度和时间有关。有关。3.1.5.2对玻璃析晶的影响对玻璃析晶的影响u为成核提供界面为成核提供界面 分相增加了相之间的界面,成核总是优先产生于分相增加了相之间的界面,成核总是优先产生
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