玻璃論文 結(jié)構(gòu) 組成 性能.doc

玻璃的組成、結(jié)構(gòu)和性能姓名：鄭朝陽(yáng) 班級(jí):材料化學(xué)12-02班學(xué)號(hào)：311213020233引言:在自然界的固體物質(zhì)中存在著晶態(tài)和非晶態(tài)兩種狀態(tài)。有人把“非晶態(tài)”“玻璃態(tài)”看作是同義詞，也有人將它們加以區(qū)別。我國(guó)的技術(shù)詞典中把“玻璃態(tài)”定義為“從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)狀態(tài)”，習(xí)慣上常稱(chēng)玻璃為“過(guò)冷的液體”，“非晶態(tài)”作為更廣義的名詞，包括用其它方法獲得的以結(jié)構(gòu)無(wú)序?yàn)橹饕卣鞯墓腆w物質(zhì)狀態(tài)。關(guān)鍵詞：玻璃 組成 結(jié)構(gòu) 性能正文：各種“玻璃”的成分 （1）普通玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2OCaO6SiO2） （2）石英玻璃（以純凈的石英為主要原料制成的玻璃，成分僅為SiO2） （3）鋼化玻璃（與普通玻璃成分相同） （4）鉀玻璃（K2O、CaO、SiO2） （5）硼酸鹽玻璃（SiO2、B2O3） （6）有色玻璃在（普通玻璃制造過(guò)程中加入一些金屬氧化物。Cu2O紅色；CuO藍(lán)綠色；CdO淺黃色；CO2O3藍(lán)色；Ni2O3墨綠色；MnO2紫色；膠體Au紅色；膠體Ag黃色） （7）變色玻璃（用稀土元素的氧化物作為著色劑的高級(jí)有色玻璃） （8）光學(xué)玻璃（在普通的硼硅酸鹽玻璃原料中加入少量對(duì)光敏感的物質(zhì)，如AgCl、AgBr等，再加入極少量的敏化劑，如CuO等，使玻璃對(duì)光線變得更加敏感） （9）彩虹玻璃（在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化劑和溴化物制成） （10）防護(hù)玻璃（在普通玻璃制造過(guò)程加入適當(dāng)輔助料，使其具有防止強(qiáng)光、強(qiáng)熱或輻射線透過(guò)而保護(hù)人身安全的功能。如灰色重鉻酸鹽，氧化鐵吸收紫外線和部分可見(jiàn)光；藍(lán)綠色氧化鎳、氧化亞鐵吸收紅外線和部分可見(jiàn)光；鉛玻璃氧化鉛吸收X射線和r射線；暗藍(lán)色重鉻酸鹽、氧化亞鐵、氧化鐵吸收紫外線、紅外線和大部分可見(jiàn)光；加入氧化鎘和氧化硼吸收中子流。 （11）微晶玻璃（又叫結(jié)晶玻璃或玻璃陶瓷，是在普通玻璃中加入金、銀、銅等晶核制成，代替不銹鋼和寶石，作雷達(dá)罩和導(dǎo)彈頭等）。 （12）玻璃纖維（由熔融玻璃拉成或吹成的直徑為幾微米至幾千微米的纖維，成分與玻璃相同） （13）玻璃絲（即長(zhǎng)玻璃纖維）玻璃的組成第一大學(xué)說(shuō)：晶子學(xué)說(shuō)基本觀點(diǎn):玻璃由無(wú)數(shù)晶子組成。 晶體有晶格畸變，晶子到無(wú)定型介質(zhì)是漸變學(xué)說(shuō)重點(diǎn)：玻璃的有序性，不均勻性和不連續(xù)性第二大學(xué)說(shuō):無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)基本觀點(diǎn)：硅氧四面體。 玻璃被看作是由硅氧四面體為結(jié)構(gòu)單元的三維空間網(wǎng)絡(luò)組成，但其排列是無(wú)序的，缺乏對(duì)稱(chēng)性和周期性的重復(fù)。玻璃的性質(zhì)：1高硬度，抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度高數(shù)倍。常溫下玻璃有許多優(yōu)異的力學(xué)性能：高的抗壓強(qiáng)度、好的彈性、高的硬度，莫氏硬度在56之間，用一般的金屬刻化玻璃很難留下痕跡，切割玻璃要用硬度極高的金剛石。玻璃與常用建筑材料的強(qiáng)度比較如下：2玻璃沒(méi)有屈服強(qiáng)度。玻璃的應(yīng)力應(yīng)變拉伸曲線與鋼和塑料是不同的，鋼和塑料的拉伸應(yīng)力在沒(méi)有超過(guò)比例極限以前，應(yīng)力與應(yīng)變呈線性直線關(guān)系，超過(guò)彈性極限并小于強(qiáng)度極限，應(yīng)變?cè)黾雍芸?，而?yīng)力幾乎沒(méi)有增加，超過(guò)屈服極限以后，應(yīng)力隨應(yīng)變非線性增加，直至鋼材斷裂。玻璃是典型的脆性材料，其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈線性關(guān)系直至破壞，沒(méi)有屈服極限，與其它建筑材料不同的是：玻璃在它的應(yīng)力峰值區(qū)，不能產(chǎn)生屈服而重新分布，一旦強(qiáng)度超過(guò)則立即發(fā)生破壞。3造成玻璃強(qiáng)度減弱的原因玻璃的理論斷裂強(qiáng)度遠(yuǎn)大于實(shí)際強(qiáng)度。玻璃的理論斷裂強(qiáng)度就是玻璃材料斷裂強(qiáng)度在理論上可能達(dá)到的最高值，計(jì)算玻璃理論斷裂強(qiáng)度應(yīng)該從原子間結(jié)合力入手，因?yàn)橹挥锌朔嗽娱g的結(jié)合力，玻璃才有可能發(fā)生斷裂。Kelly在1973年的研究表明理想的玻璃理論斷裂強(qiáng)度一般處于材料彈性模量的1/101/20之間，大約為0.7104MPa，遠(yuǎn)大于實(shí)際強(qiáng)度，在實(shí)際材料中，只有少量的經(jīng)過(guò)精心制作極細(xì)的玻璃纖維的斷裂強(qiáng)度，能夠達(dá)到或者接近這一理論的計(jì)算結(jié)果。斷裂強(qiáng)度的理論值和建筑玻璃的實(shí)際值之間存在的懸殊的差異，造成玻璃強(qiáng)度減弱的原因是因?yàn)椴Ａг谥圃爝^(guò)程中不可避免的在表面產(chǎn)生很多肉眼看不見(jiàn)的裂紋，深度約5m，寬度只有0.01到0.02m，每mm2面積有幾百條，又稱(chēng)格里菲思裂紋,見(jiàn)圖二十一、圖二十二。至使斷裂強(qiáng)度的理論值遠(yuǎn)大于實(shí)際值。1913年Inglis提出應(yīng)力集中理論，指出截面的急劇變化和裂紋缺陷附近的區(qū)域?qū)a(chǎn)生顯著的應(yīng)力集中效應(yīng)，即這些區(qū)域中的最大拉應(yīng)力要比平均拉應(yīng)力大或者大很多。對(duì)于韌性材料，當(dāng)最大拉應(yīng)力超過(guò)屈服強(qiáng)度之后，由于材料的屈服效應(yīng)使應(yīng)力的分布愈來(lái)愈均勻，應(yīng)力集中效應(yīng)下降；對(duì)玻璃這樣的脆性材料，高度的應(yīng)力集中效應(yīng)保持到斷裂時(shí)為止，所以對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)除了要考慮應(yīng)力集中效應(yīng)之外，還要考慮斷裂韌性。玻璃斷裂的特點(diǎn)：(1)斷裂強(qiáng)度大小不一，離散度很大。(2)由于拉應(yīng)力作用，斷裂一般起源于玻璃表面。(3)玻璃斷裂強(qiáng)度與裂紋深度有直接關(guān)系。(4)斷裂強(qiáng)度與荷載的持續(xù)時(shí)間有一定的關(guān)系。結(jié)語(yǔ)： 盡管玻璃可以看成是原子或者離子的聚合體，但原子和離子并不是毫無(wú)規(guī)則地組合在一起的，而是在結(jié)構(gòu)化學(xué)等結(jié)構(gòu)規(guī)律制約的前提下，根據(jù)離子電價(jià)和大小等特性，彼此以一定方式組合起來(lái)的。當(dāng)外來(lái)因素如光、熱、電、機(jī)械力和化學(xué)介質(zhì)等作用于玻璃時(shí)，玻璃就會(huì)做出一