陕西科技大学材料学院第二章玻璃生成规律rulesofglassforming概述：（一）热力学条件1.玻璃的能量?G=?H–T?S高温熔体–T?S起主导作用，?G<0低温玻璃?H占主导，玻璃态内能>相应结晶态物质，有析晶倾向。?G>02.形成玻璃的热力学条件玻璃态与晶态的内能差越小越易形成玻璃（二）动力学条件玻璃形成与过涠?T、粘度、成核速率Ir、晶体生长速率u等有关。熔体冷却速率非常关键。1.三T图（Temperature-Time-Transformation)(1)临界冷却速率——可防止玻璃产生能被测得结晶量的最小冷却速率。可测出的最小晶体体积与熔体体积之比约为10-6即容积分率VL/V=?/3?Ir?u3?t4=10-6(dT/dt)C=?TN/?N=(Tm-TN)/?NTm—熔化温度TN—鼻尖点温度临界冷却速率越小,?N—鼻尖点时间成玻越易（2）可得样品厚度温度TNYc=(DTh??N)0.5DTh—样品热扩散系数Yc越大越易成玻2.粘度规则?N三T图时间粘度越大，越易成玻。3.三分之二规则Tg成玻区Tg/Tm>2/3的易成玻Tm（三）结晶化学条件一、查哈里阿森规则（形成氧化物玻璃规则）1.每个氧最多与两个NF相联2.多面体中阳离子配位数不宜过大（四或更小）3.多面体间只能共角而不共棱、共面4.形成连续的空间结构网要求每个多面体至少有三个角与其它多面体共用二、键性1.离子键2.共价键无方向性、饱和性原子相对位置容易改变，组成晶格容易。有方向性、饱和性，作用范围小。纯共价键化合物为分子结构，以范氏力结合成分子晶体。3.金属键无方向性、饱和性倾向于最紧密堆积，原子间易成晶格。最不易成玻。4.过渡键（离子-共价、金属-共价）形成大阴离子，易成玻。如离子-共价键，既有离子键的易变键角、形成无对称变形的趋势，又有共价键的方向、饱和性，不易改变键长、键角倾向。造成长程无序、短程有序。三、孙光汉单键能理论键能大，键的破坏、重组也难，成核位垒高，不易析晶。键能>335KJ/mol的氧化物可单独成玻。四、威因特尔的原子构造理论外层P电子数/氧化物原子数>2可成玻化合物SiO2Na?2SiNa?2Ca?3SiNa?Si3Na?Si2Na?SiP电子数10原子数Z324942161462215189P/Z3.32.66易成玻2.632.332.12可成玻易析晶不成玻（四）二元系统玻璃生成规律一、概述不同阳离子场强差较大，夺氧能力不同，不易析晶。二、RmOn-B2O3二元系统玻璃形成范围与R的半径、电价、极化率、场强、配位数等有关。*规律成玻50区域40mol%302010Be2+NaPbK+LiCdZnMg2+BaSrLaCa1.同价R半径越大成玻范围越大。2.半径相近，电荷越小成玻范围越大。(Li+>Mg2+>Zr4+)3+0.20.5In1.01.5R半径3.半径电荷均相近，极化率大的成玻范围大。(Pb2+>Ba2+)4.电场强度大且配位数=6的R可加入量极少。(Zr4+)三、R2O-SiO2二元系统R2O/SiO2<1/2时R2O/SiO2=!/2~1R2O利于成玻成玻能力下降R2O/SiO2?1难以成玻RO-SiO2与R2O-SiO2类似，只是RO用量小于50%，且成玻能力较小。（五）三元系统玻璃生成规律一、三=二+一时的规律M1碱金属M2碱土金属M3易极化离子(Pb2+Cd2+Bi3+)M4高场强离子(La3+Zr4+Ta5+)1.M1主要起断网作用，M2还有积聚作用。2.高价，高配位阳离子可加入量较少。3.一些可降低配位数的阳离子可加入量较多。4.含惰性电子对的阳离子可加入较多（M3）5.游离氧足够时，加入F、I时，玻璃形成范围仍大。6.加入两种M时成玻区比只加一种大。但由于低共熔物的形成，使三元系统成玻规律发生了变化，如下：二、三元系统成玻规律1.由于新的共熔物形成，三元系统形成区中部出现突出部分。2.含有两种F的三元系统，突出位置受共熔点位置的影响，即突向熔点低一侧。3.三元系统只有一种F时，突出部分偏向低熔点氧化物一侧。化合物熔点、共熔点与共熔点组分的关系系统AK·2SiPb·Si系统BK·Al·2Si2Pb·Na·3SiA熔点1045755798690B熔点17046205621088AB熔