最新二三章节熔体和玻璃体习题章节
玻璃熔体质量控制与检测考核试卷
8.提高玻璃熔体热稳定性的方法有__________和__________。
9.玻璃熔体中的结石主要是由__________和__________引起的。
10.提升玻璃熔体质量控制效率的有效手段是__________和__________。
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.玻璃熔体的熔化温度越高，其质量越好。（）
2.原料中的水分对玻璃熔体的质量没有影响。（）
3.玻璃熔体在成型过程中，速度越快越好。（）
4.玻璃熔体的均匀性可以通过肉眼观察来判断。（）
5.玻璃熔体质量检测中，物理方法比化学方法更为准确。（）
A.控制原料中的金属氧化物含量
B.优化退火工艺
C.提高熔化温度
D.增加冷却速率
9.以下哪些是玻璃熔体质量检测中常用的无损检测方法？（）
A. X射线检测
B.超声波检测
C.磁粉检测
D.涡流检测
10.玻璃熔体质量控制中，以下哪些因素会影响产品的机械性能？（）
A.原料的选择
B.熔化工艺
C.成型方法
D.后处理工艺
1.请简述玻璃熔体质量控制的重要性及其在玻璃生产中的应用。
2.描述玻璃熔体质量检测的常见方法，并分析它们各自的优缺点。
3.论述影响玻璃熔体均匀性的主要因素，并提出相应的改进措施。
4.结合实际生产，探讨如何通过优化成型工艺来提高玻璃熔体产品的质量。
标准答案
一、单项选择题
1. A
2. D
3. A
4. C
7.折射率、透光率
8.控制原料中的金属氧化物含量、优化退火工艺
材料科学基础 熔体和玻璃体作业讲解
O 12.6+13.8+ 73.6× 2 ＝2.36 R＝ ＝ Si 73.6
Z＝4 ＝ X＝2R－Z＝2×2.36－4＝0.72 ＝ － ＝ × － ＝
Y＝Z－X＝4－0.72＝3.28 ＝ － ＝ － ＝ 非桥氧分数％＝ 非桥氧分数％＝ X ＝ 0.72 ＝ % 18 X＋Y 0.72 + 3.28
3-6 有两种不同配比的玻璃其组成如下： 有两种不同配比的玻璃其组成如下： 序 号 1 2 Na2O (wt%) 8 12 Al2O3(wt%) 12 8 SiO2(wt%) 80 80
试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？ 试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？ 玻璃组成： 解：玻璃组成： 序 号 Na2O wt% 1 2 8 12 mol% 8.18 12.1 Al2O3 wt% 12 8 mol% 7.48 4.87 SiO2 wt% 80 80 mol% 84.3 83.03
3-9 在SiO2中应加入多少 2O,使玻璃的 中应加入多少Na 使玻璃的 使玻璃的O/Si＝2.5，此时析晶能力 ＝ ， 是增强还是削弱？ 是增强还是削弱？
解；假定引入的Na2O的mol含量为 x ， 假定引入的 的 含量为 则SiO2的mol含量为 1－x 含量为 －
O x + 2(1 − x ) ∴R = = = 2.5 Si 1− x 1 解得 x = 3
此时析晶能力增强。 此时析晶能力增强。
3-11 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 有一组二元硅酸盐熔体， 值变化规律如下， 值变化规律如下 变化规律(用箭头表示 用箭头表示) 变化规律 用箭头表示 R＝2； 2.5 ； ＝ ； 3 ; 3.5 ; 4
第4章习题及答案-无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-1名词解释熔体与玻璃体分化（解聚）与缩聚网络形成体网络中间体网络改变体桥与非桥氧硼反常现象单键强度晶子学说与无规则网络学说4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
4-3试用实验方法鉴别晶体2、2玻璃、硅胶和2熔体。
它们的结构有什么不同？4-4 试述石英晶体、石英熔体、2O·22熔体结构和性质上的区别。
4-5影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
4-6熔体粘度在727℃时是107·s，在1156℃时是103·s，在什么温度下它是106·s？（用η＝A＋解之）4-7 2熔体的粘度在1000℃时为1014·s，在1400℃时为107·s。
2玻璃粘滞流动的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？4-8一种熔体在1300℃的粘度是310 ·s，在800℃是107·s，在1050℃时其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？4-9试用η＝A＋（T－T0）方程式，绘出下列两种熔体在1350~500℃间的粘度曲线（η~1）。
两种熔体常数如下：4-10派来克斯（）玻璃的粘度在1400℃时是109·s，在840℃是1013·s。
请回答：（1）粘性流动活化能是多少？（2）为了易于成形，玻璃达到105·s的粘度时约要多高的温度？4-11一种玻璃的工作范围是870℃（η＝106·s）至1300℃（η＝102.5·s），估计它的退火点（η＝1012·s）？4-12一种用于密封照明灯的硼硅酸盐玻璃，它的退火点是544℃，软化点是780℃。
求：（1）这种玻璃粘性流动的活化能；（2）它的工作范围；（3）它的熔融范围。
4-13从以下两种釉式中，你能否判断两者的熔融温度、粘度、表面张力上的差别？说明理由。
3-第三章熔体结构解析
熔体中O/Si比值与结构及粘度的关系
熔体的分子式
SiO2 Na2O·2SiO2 Na2O·SiO2 2Na2O·SiO2
O/Si 比值 2∶1 2.5∶1 3∶1 4∶1
结构式
[SiO2] [Si2O5]2－ [SiO3]2－ [SiO4]4－
[SiO4]连接形式 骨架状 层状 链状 岛状
1400℃粘度值（Pa·s） 109 28 1.6 <1
R= 46+16
40+16 74
28+32
28+32
2.用玻璃结构参数分析以下两种不同配比的玻璃 高温下粘度的大小
1）10%(wt)Na2O，20%Al2O3，70%SiO2 2）20%(wt)Na2O，10%Al2O3，70%SiO2
Z=4
R2O
:10 46+160.16Al2O3
:
20 54+48
O/Si比较高时，[SiO4]连接方式已接近岛状， 四面体在很大程度上依靠R—O相连，此时键 力最大的Li+具有最高的粘度，粘度按Li2O、 Na2O、K2O顺序递减。
Ⅱ 、 R2+ 对 粘 度 的 影 响 ： 降 低 粘 度 程 度 与 R2+ 有关。
R2+使O/Si负离子团解聚，粘度下降 Z/r大，增加粘度。 R2+对粘度降低的次序： Ba2+>Ca2+>Mg2+
lg A B
T T0 式中 A、B、T0――均是与熔体组成有关的 常数。
例：熔体在727 ℃的粘度是107Pa.s，在1156 ℃ 是103Pa.s，在什么温度下粘度为106Pa.s？
lg A B
T T0
熔体与玻璃体玻璃和熔体熔体和玻璃体熔体与玻璃体25页PPT
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
熔体与玻璃体玻璃和熔体熔体和玻璃 体熔体与玻璃体
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后名Leabharlann ，于我若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
END
熔体和玻璃体 ppt课件
第四节 玻璃的结构
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。
熔体和玻璃体
一、晶子学说
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。
三、熔体温度与结构
(1)当熔体组成不变时，随温度升高，低聚物数 量增加；否则反之。
(2) 当温度不变时，熔体组成的O/Si比(R)高， 则表示碱性氧化物含量较高，分化作用增强
，低聚物也增多。
熔体和玻璃体
聚合物形成的三个阶段：
初期：主要是石英颗粒的分化； 中期：缩聚反应并伴随聚合物的变形； 后期：在一定温度(高温)和一定时间(足
熔体和玻璃体
第五章
熔体与玻璃体
熔体和玻璃体
第五章
● 熔体的结构——聚合物理论 ● 熔体组成与结构 ● 玻璃的通性 ● 玻璃的结构
熔体和玻璃体
第一节 熔体的结构——聚合物理论
1、 硅酸盐熔体中有多种负离子团同时存在：如 Na2O—SiO2熔体中有：[Si2O7]-6（单体）、 [Si3O10]-8（二聚体）……[SinO3n+1]-（2n+2）；
（2）聚合物的种类、大小、分布决定熔体结构 ，各种聚合物处于不断的物理运动和化学运动 中，并在一定条件下达到平衡。
熔体和玻璃体
（3）聚合物的分布决定熔体结构，分布一定，结 构一定。
（4）熔体中聚合物被R＋，R2＋结合起来，结合力决 定熔体性质。
习题和思考题
《无机材料科学基础》习题和思考题第一章晶体1.球体按立方最紧密堆积方式堆积，取出立方晶胞，画出立方晶胞中的四面体空隙和八面体空隙的位置分布图。
2.用鲍林规则分析氧化镁晶体结构。
已知镁离子半径为0.65Å，氧离子半径为1.40Å。
（1）确定晶胞中质点的位置坐标；（2）计算每个晶胞中含氧化镁“分子”数，（3）已知晶胞常数a=4.20 Å，求氧化镁堆积系数和密度，（4）氧化镁晶体中最邻近的两个镁离子中心距为多少？次邻近的两个镁离子中心距为多少？最邻近和次邻近的两个氧离子中心距为多少？（5）画出氧化镁晶胞的（111）、（110）、（100）面的质点分布图并在图上标出氧离子的密排方向，求个面的面密度。
3．已知纤锌矿结构中存在两套硫离子和两套锌离子的六方底心格子，并已知锌离子填充在硫离子最紧密堆积体的四面体空隙中，现以一套硫离子的等同点为基准取六方晶胞，画出晶胞中的质点分布图，计算晶胞中所含式量分子数。
4．完成下表5. 六方最紧密堆积与四方最紧密堆积的堆积密度相同，为什么许多氧化物是以氧离子的立方最紧密堆积为基础，而较少以六方最紧密堆积为基础？6. 用鲍林规则分析镁橄榄石的结构：P48 图2-18（1）标记为50的Mg2+与哪几个氧离子配位形成[MgO6]八面体？写出O2+的标高；（2）标记为25的两个O2+与哪几个镁离子配位？写出Mg2+离子的标高；（3）标记为75的O2+离子与哪几个镁离子配位？写出Mg2+离子的标高；（4）标记为0和50的两个Mg2+的[MgO6] 八面体共用几个顶点？写出O2+的标高；（5）[SiO4] 和 [MgO6] 之间、[MgO6]和[MgO6] 八面体之间有那些连接方式？（6）镁橄榄石的晶胞是什么形状？计算晶胞中含有的式量分子数。
第二章晶体缺陷1.氧化镁为氯化钠型结构，氧化锂为反萤石型结构，在两种结构中氧离子都作立方最紧密堆积，为什么在氧化镁中主要的热缺陷是肖特基型，而在氧化锂中却是弗伦克尔型？萤石型结构的氧化物晶体中常见的热缺陷估计主要是什么类型？为什么？2.已知氯化钠晶体中肖特基缺陷形成焓为2.2ev，而氧化镁晶体中肖特基缺陷形成焓为6ev，试分别计算400℃时氯化纳晶体与氧化镁晶体中肖特基缺陷的浓度。
玻璃工艺学第二章答案
第二章
1混合键性为何易于形成玻璃？2、什么是3T图？解释3T图曲线的含义。
3、从单键能的角度谈氧化物的分类。
4、总结玻璃形成的动力学条件的表达方式有哪些？
1 答: 形成玻璃必须具有离子键或金属键
向共价键过渡的混合键型。
一般地说：
阴、阳离子的电负性差△x约在1.5～2.5之间；
其中阳离子具有较强的极化本领；
单键强度>335kJ/mol；
成键时出现s-p电子形成杂化轨道。
这样的键型在能量上有利于形成一种低配位数
的负离子团构造或结构键，易形成无规则的网络，
因而形成玻璃倾向很大。
2 答: 以ΔT=Tm-T 为纵坐标，冷却时间t为横坐标作出的三T曲线图叫做三T图。
由于析晶驱动力（过冷度）随温度降低而增加，质点迁移率随温度降低而降低，因而造成
3 T 曲线弯曲而出现头部突出点，其中凸面部分为该熔点的物质在一定过冷度下形成晶体的区域，而凸面部分外围是一定过冷度下形成玻璃体的区域。
3T曲线头部的顶点对应了析出晶体体积分数为10－6时的最短时间
3答：根据单键强度的大小，将氧化物分成三类：键强在80kcal/mol以上称为玻璃形成体，它们自身能形成玻璃。
键强在60kcal/mol一下称为网络外体，在通常条件下不能形成玻璃。
键强在60～80kcal/mol的氧化物，称为网络中间体，其自身不能形成玻璃，将其加入玻璃中可以改变玻璃的性能。
4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，有利于成核及晶核长大；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，不利于成核及晶核长大。
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结论： PbSiO3中氧的密度高于SiO2中氧的密度，则Pb为
网络变性离子，在Si－O网络外。
2、 网络变性体(如Na2O)加到石英玻璃中，使O/Si比增加。实 验观察到当O/Si＝2.5～3 时，即达到形成玻璃的极限。根据结 构解释，为什么 2< O/Si<2.5的碱－硅石混合物可以形成玻璃， 而O/Si＝3的的碱－硅石混合物结晶而不形成玻璃？
Y=2Z－2R＝2×4－2×2.37=3.26
3－11 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 变化规律(用箭头表示)
R＝2； 2.5 ； 3 ; 3.5 ;
4
(1) 游离碱含量 (2) O/Si (3) 低聚合物数量 (4) 熔体粘度 (5) 形成玻璃能力 (6) 析晶能力
补充习题
1、 正硅酸铅玻璃密度为7.36g/cm3，求这个玻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中氧的密度为多少？试把它 与熔融石英(密度为2.2g/cm3)中的氧密度比较，试指出铅离子所在位置？
解：正硅酸铅PbSiO3的分子量 M＝207.2＋28＋16×3＝283.2
在1cm3中PbSiO3的个数
n ＝ N 0 ＝ 7 .6 3 .6 1 0 2＝ 0 3 2 1 .1 5 2个 0 2 7 /c 3 m M 2.2 83
A＝ F V ＝ P 25 4 ./4 3[ 0 2 0 .1.3 0 4 0 9. 9 1 0 .13 3 0
0. 7 03 .3 0 0 2. 6 1 04 .3 1 0 4. 2 1 03 .3 1 0 4. 0 7 2 0 3 .13 35 0.492
b 、 R ＝ 1 4 1 3 7 3 22 .37 73
瓷釉结构中各离子所处的位置。
5、 在硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃中，随着R2O的引入(<25mol％), 玻璃熔体的粘度怎样变化？试用聚合物理论解释。 6、 解释B2O3含量10mol％，SiO2含量90mol％的熔体，在冷却过 程中各自形成两个互不相容的分层玻璃，而加入适量Na2O后， 能得到均匀的玻璃。
所以 在正硅酸铅PbSiO3中氧的密度为
Pb3S O ＝ iO3N n M o O ＝ 31 6.. 5 0 1 17 2 2 2 0 0 2 31＝ 61.253 g/c
同理
Si2 O O ＝ 2N n M o O ＝ 22 6.. 2 0 1 10 2 2 2 0 0 2 31＝ 61.173 g/c
二三章节熔体和玻璃体习题 章节
1、熔体的聚合物理论： 形成的三阶段 初期：主要是石英颗粒的分化； 中期：缩聚反应并伴随聚合物的变形； 后期：一定T、t 达到聚合 解聚平衡。
熔体的性质： 粘度理论
粘度和表面张力
o exp(
E ) kT
BexpKV0
Vf C exp( D )
TS o
3－9 在SiO2中应加入多少Na2O,使玻璃的O/Si＝2.5，此时析晶能力是增强还是 削弱？
为什么？
u
速
率
IV
T
原因：低温熔体粘度大，质点移动困难易聚结在一起而成核， 即低温有利于成核； 高温熔体粘度小，质点移动速率大，晶核易相遇形成 大的晶核而长大，即高温有利于生长。
4、已知瓷釉与玻璃具有类似的结构，试用无规则网络学说说明
0 0 . .4 6 C N 2 O a a • O 0 .3 A 2 O 3 • l 1 S 0 2iO
7、 论证形成玻璃必须具有混合键。
8、 说明为什么镁橄榄石熔体不易形成玻璃而长石熔体易形成玻 璃？
填空题
1、Tg是－－－－－，它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分 熔体快冷时Tg比慢冷时－－，淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度－－，热 膨胀系数－－。 2、同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O － 大0小.1的Ca顺O序－为0.8－S－iO－－2 ;－(3－)－0。.2CaO－0.8SiO2 的三种熔体，其粘度 3、 三T图中三个T代表－－－－、－－－－－－和－－－－－－。 4、 粘滞活化能越－－－，粘度越－－。
为－－－－。
答案：1、玻璃形成温度 高 小 大 2、(2)>(3)>(1) 3、时间－温度－相转变 4、大(小) 大(小) 结构参数Y 5、降低 6、降低 7、1/3
解；假定引入的Na2O的mol含量为 x ， 则SiO2的mol含量为 1－x
R O x2(1x) 2.5 Si 1x
解得x 1 3
此时析晶能力增强。
3－10 有一种平板玻璃组成为14Na2O-13CaO-73SiO2，其密度为2.5g/cm3，计 算该玻璃的原子堆积系数(AFP)为多少？计算该玻璃的结构参数值？
硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于－－。 5、 0.2Na2O-0.8SiO2组成的熔体，若保持Na2O含量不变，用CaO 置换部分SiO2后，电导－－－。 6、 在Na2O－SiO2熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1),熔体粘度－－。 7、 组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数
答： 当2< O/Si<2.5时，在熔融状态 下[SiO4]4－仍可连成 网络状，且聚合程度高，故可形成玻璃。但当O/Si＝3时， 由于碱金属氧化物明显增加，使熔体中分子较小的低聚合 物增加，熔体粘度变小，故可易结晶而不易形成玻璃。
3、 在硅酸盐熔体析晶的成核速率、生长速率随T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？
解： a 、 该玻璃的平均分子量
M ＝ 0 . 1 6 0 . 4 1 2 5 0 . 3 7 6 6 . 0 2 5 . 0 1 2 9
在1nm3 中原子数为
n ＝ N 0 ＝ 2 .1 5 － 2 0 16 .1 0 20 3 2 2.4 个 5/n 3 m M 5.1 97
在1nm3中原子所占体积