影响析晶的因素的玻璃成分及结构

玻璃成分对玻璃的析晶有重要的作用,它是引起玻璃析晶的内因。从相平衡观点看,一般玻 璃系统中成分越简单,则在熔体冷却至液相线温度时,化合物各组成部分相互碰撞排列成一定晶 格的概率越大,这种玻璃也越容易析晶。同理,相应于相图中一定化合物组成的玻璃也较易析 晶。当玻璃成分位于相图中的相界线上,特别是在低共熔点上时,因系统要析出两种以上的晶 体,在初期形成晶核结构时相互产生干扰,从而降低玻璃的析晶倾向,难以析晶。因此从降低熔 制温度和防止析晶的角度,玻璃成分应选择在相界线或共熔点附近。

相图所描述的理想析晶情况与玻璃实际的析晶情况之间存在较大的差别,前者所说熔体的冷 却过程都是在无限缓慢(相平衡条件下)的情况下进行的,以便让熔体充分析晶,然后继续降 温,直到全部熔体都转变为晶体;而后者冷却总是快速进行的(如玻璃成形)。尽管如此,相图 对玻璃的实际生产仍有重要的指导意义,因为弄清在相平衡条件下的析晶路程,就可以知道析晶 的种类、温度范围,为防止析晶提供一定的参考。

在硅酸盐玻璃中,网络的连接程度对玻璃析晶有重要的作用。一般说网络外体含量越低,连 接程度越大,在熔体冷却过程中越不易调整成为有规则的排列,即越不易析晶。反之,网络断裂 越多(即非桥氧越多),玻璃越易析晶。

在碱金属氧化物(或碱土金属氧化物)含量较多、网络断裂比较严重的情况下,加入中间体 氧化物(如BeO、MgO、ZnO, A1203等),可使断裂的硅氧四面体连接而使玻璃析晶能力下降。

在碱金属氧化物含量少时,电场强度较大的网络外体离子(如Li+、Mg2 Ti4+、Zr4+、 La3+等),容易在结构中产生局部积聚作用,使近程有序的范围增加,因此有增大玻璃析晶的倾 向。在这种情况下,如加人一些A1203、B203、Ga23等氧化物,并使其以[Al〇4]、[Ga04]、

[BOJ状态存在时,由于这些多面体带有负电,吸引部分网络外体阳离子,使积聚程度和析晶 能力下降。


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