发布时间 : 星期一 文章玻璃工艺学复习题更新完毕开始阅读1b0d1ac276eeaeaad0f33007
此极性共价键化合较易形成玻璃。
T2.3根据氧化物单键强度的大小，将氧化物分为 、 、 。
1. 玻璃形成氧化物2. 中间体氧化物3. 玻璃调整氧化物
L2.3根据氧化物单键强度的大小，将氧化物分类。
玻璃形成氧化物 键强在80千卡／克分子以上，它们本身能生成玻璃，如Si02、B203、P205、Ge02等。
玻璃调整氧化物 键强在60千卡／克分子以下，在通常条件下不能生成玻璃，但能改变玻璃的性能，一般使结构变弱，如Na20、K20、CaO等。
中间体氧化物 键强在60—80千卡／克分子，其玻璃形成能力介于玻璃形成物与玻璃调整氧化物之间，但本身不能单独形成玻璃。加入玻璃中能改善玻璃的性能，如A1203、BeO、ZnO，Ti02等。
Q2.3中间体氧化物的玻璃形成能力介于玻璃形成物与玻璃调整氧化物之间，其本 身不能单独形成玻璃。
J2.4论述影响金属核化能力的几个主要因素。 1．晶格常数相近
一般认为，金属颗粒诱导析晶时，只要金属和被诱导的晶核间晶格常数之差不超过 10～15％就会因外延(或称附生)作用而成核。 2．金属颗粒的大小
金属颗粒的大小，对核化能力有重要的作用，一般当晶体颗粒达到一定大小时，才
能诱导主体玻璃析晶。例如在Li20、Si02玻璃中，只有金属颗粒达到80埃时，才能使玻璃发生结晶。因为核粒小，曲率半径就小，核化结晶的应力增大，给主体玻璃的核化和晶化带来困难。
L3.1 关于Zr02的核化作用，一般认为先是从母相中析出富含锆氧的结晶(或生成约50埃的富含ZrO2的微不均匀区)，进而诱导母体玻璃成核。实验证明，在Li20-A1203-Si02，MgO-Al2O3-Si02等系统的微晶玻璃中，ZrO2主要诱导形成主晶相为β—石英固溶体，次晶相为细颗粒的立方Zr02固溶体。 Zr02在硅酸盐熔体中，溶解度小，一般超过3％就溶解困难而常常从熔体中析出，这是ZrQ作为成核剂的不利一面。如入少量P205能促进ZrO2的溶解。
L3.2 Ti02的成核机理比较复杂，目前尚未彻底弄清。一般认为在核化过程中，首先析出富含钛氧的液相(或玻璃相)。它是一种微小(约50埃)悬浮体，在一定条件下(如热处理)将转变为结晶相，进而使母体玻璃成核和长大。X—射线衍射证明，在含钛的MgO-A1202-Si02玻璃中析出的悬浮体是钛酸镁。其他一些含钛玻璃，分相后的析出物都不是单纯的二氧化钛Ti02，而是一种钛酸盐。
Ti4+在玻璃结构中属于中间体阳离子，在不同的条件下它可能以六配位[TiO6]或四配位(Ti04]状态存在。在高温(由于配位数降低)Ti4+可能以四配
位参加硅氧网络，而与熔体产生良好的混溶。当温度降低，钛将从钛氧四面体转变为低温的稳定状态——钛氧八面体，这时由于（TiO6）与[Ti04)结构上的差别，Ti02就会与其它RO类型的氧化物一起从硅氧网络分离出来(分液)，并以此为晶核，促使玻璃微晶化。 Ti02有缩小Na2O-Si02玻璃不混溶区的作用(如图3-2所示)。
从图3-2可以看出，TiO2在一定程度有减小玻璃分相的作用，因此Ti02不可能通过分相来促使玻璃的核化。 L3.3 P205是玻璃形成氧化物，对硅酸盐玻璃具有良好的成核能力。常与Ti02，Zr02共用或单独用于Li20-A1203-Si02，Li20-MgO-Si02和MgO-Al2O3-Si02等系统微晶玻璃。P205在硅氧网络中易形成不对称的磷酸多面体(如图3-3所示)。加之P5+的场强大于Si4+，因此它容易与R+或R2+一起从硅氧网络中分离出来。一般认为P205在玻璃中的核化作
用，来源于分相。因为分相能降低界面能，使成核活化能下降。
实验证明，P205能大大提高Na20-SiO2玻璃的不混溶温度并扩大其不混溶区，(如图3-4所示)。
从图也可以看出，当以1％克分子A1203和1％P205,加入于Na2016％，SiO284％的玻璃中时，它的不可混溶温度很接近于原始玻璃，即A1203有缩小不混溶区的作用，这主要是由于晶态A1PO4与方石英在结构上相似性所致。 M3.4混合碱效应
在二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应，例如碱离子的扩散系数，当玻璃含有两种碱离子A和B时，不论A还是B的自扩散系数都要降低，其数值随着两种离子相对克分子浓度而改变。
这个最低点m在(1一x)Na20·xCs20． 5SiQ玻璃的许多与扩散有关的性能上得到反映，例如玻璃的热膨胀系数，电导率和介电损耗等在m的附近为最低，化学稳定性在m点为最高。其它一些与扩散无关的性能，如折射率、密度、硬度等则不出现极值，仍与化学成分成直线关系。
混合碱效应已在生产实际得到应用，可以在仅仅调整碱离子种类而不变动其他成分的条件下，改变或提高玻璃的性能。例如温度计玻璃就是采用单碱成分以防止由于混合碱效应而增大零点下降的现象发生。 L3.4解释混合碱效应
大致有下列几种论点：
(1)不同大小碱离子的相互阻挡论。认为在混合碱玻璃的扩散过程中，较小离子所留下的空位，阻挡大离子的运动，因而较大离子需要再活化，才能进行扩散，
(2)认为同类碱离子间的排斥力大于异类碱离子之间的斥力，因此混合碱玻璃中碱离子与网络的结合力大于单碱玻璃，使混合碱玻璃中碱离子扩散活化能增大，
<3)电动力学交互作用论。认为在玻璃中每个带正电的碱离子和它所在位置的负电荷一起，形成一个电偶极，这个电偶极要同邻近的其它电偶极相互作用
(即电动力学交互作用)。由于交互作用，一个碱离子就会受到其周围碱离子的牵制，因而扩散所需的活化能增加。尤其是，当邻近碱离子由于种类不同而电场振荡频率不一致时，影响更大。在混合减玻璃中，随着一种碱离子浓度的增加，对另一种碱离子来说，其邻近的进入交互作用区的异类碱离子增多，因而交互作用加强，结果扩散活化能随着异类碱离子含量的增加而变大，这个论点较受重视。 L3.4 运用电动力学交互作用论解释混合碱效应
T3.5从熔体或玻璃体中析出晶体，一般要经过两个步骤：先形成 然后是 长大。
1. 晶核2. 晶体
M3.熔体和玻璃体的相变 ----- 从均匀的液相或玻璃相转变为晶相或分解为两种互不相溶的液相。 M3.6均匀成核
处于过冷状态的玻璃熔体，由于热运动引起组成上和结构上的起伏，一部分变成晶相。晶相内质点的有规则排列导致体积自由能的减小。然而在新相产生的同时，又将在新生相和液相之间形成新的界面，引起界面自由能的增加，对成核造成势垒。因此，在新相形成过程中，同时存在两种相反的能量变化。当新相的颗粒太小时，界面对体积的比例大，整个体系的自由能增大。但当新相达到一定大小(临界值)时，界面对体积的比例就减小，系统自由能的变化⊿G为负值，这时新生相就有可能稳定成长。这种可能稳定成长的新相区域称为晶核。那些较小的不能稳定成长的新相区域称为晶胚。 Q3.6非均匀成核比均匀成核易于发生。 M3.7非均匀成核
非均匀成核是依靠相界，晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，又称非本征成核。很早以前人们就发现在某些过饱和溶液中，加入某些晶态物质(晶种)可以实现诱导结晶。在四十年代有人根据碘化银与冰在晶格常数方面的相似性(点阵匹配)，曾经利用碘化银作为成核剂成功地进行了人工降雨。通过成核剂实现结晶，以及在熔体外表面或容器壁上形成晶核等，一切借助于界面的成核过程都属于非均匀成核的范畴。 Q3.7 一般说来，成核剂和初晶相之间的界面张力越小，或它们之间的晶格常数越接近， 成核就愈 。
1.无影响2.难3. 容易
M3.8成核过程 可分为均匀成核和非均匀成核。均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下，与相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称本征成核或自发成核。非均匀成核是依靠相界，晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，又称非本征成核。 T4.1影响玻璃粘度的主要因素是 和 ，在转变区范围，还与 有关。
1.化学组成2. 温度3. 时间
M5.1化学钢化（玻璃表面的离子交换）
把玻璃涂覆某些盐类或浸在某些盐类的熔融物中加热，玻璃中某些离子就会同熔盐中的离子相互交换。进行交换的离子主要是一价正离子。交换现
象通常是从表面开始的，如果通过交换，玻璃中原有的较小离子被熔盐中的较大离子所置换。则在表面上产生了压应力，从而使玻璃的强度增加。例如，把Na20-A120s-Si02玻璃浸在熔融的KNO3中，温度623℃，时间24小时可使玻璃机械强度捉高。 J5.2影响化学钢化效果的主要因素
生产上，常用阳离子半径大的交换半径较小的，由于这种类型的离子交换在转变点以下进行，因此，一般不会产生任何结构松弛。表面压应力系大离子挤压的结果，由大离子挤压效应产生的压应力大小主要与以下因素有关： (1)交换离子的离子半径比， (2)产生交换的程度， (3)热膨胀系数的变化，
(4)表面结构重组所产生的应力松弛情况， (5)压应力层的厚度。
T8.1影响玻璃化学稳定性的因素： 、 、 。 1 化学组成的影响 2热处理的影响 3表面状态的影响
J8.1简述影响玻璃化学稳定性的主要因素 1.化学组成的影响 2.热处理的影响 3.表面状态的影响
Q8.2构成玻璃的氧化物对玻璃的结构网络完整致密化有利时，化学稳定性就 ，反之，则 。1. 提高；下降2. 提高；不变化 3. 下降；提高；下降
T8.2构成玻璃的氧化物对玻璃的结构网络完整致密化有利时，化学稳定性就 ，反之，则 。1. 提高2. 下降
M8.3玻璃的化学稳定性
玻璃对水、酸、碱、盐类、气体及其它化学试剂溶液的侵蚀的抵抗能力叫做化学稳定性。