玻璃的力學(xué)性能及熱學(xué)性能-高職

1、第五章第五章玻璃的力學(xué)性能玻璃的力學(xué)性能及熱學(xué)性能及熱學(xué)性能主要內(nèi)容主要內(nèi)容l5.1 玻璃的力學(xué)性能玻璃的力學(xué)性能u5.1.1玻璃的機(jī)械強(qiáng)度玻璃的機(jī)械強(qiáng)度u5.1.2 玻璃的彈性玻璃的彈性u5.1.3 玻璃的硬度和脆性玻璃的硬度和脆性u5.1.4 玻璃的密度玻璃的密度l5.2玻璃的熱學(xué)性能玻璃的熱學(xué)性能u5.2.1 玻璃的熱膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)u5.2.2 玻璃的比熱玻璃的比熱u5.2.3 玻璃的導(dǎo)熱性玻璃的導(dǎo)熱性u5.2.4 玻璃的熱穩(wěn)定性玻璃的熱穩(wěn)定性5.1.1.1理論強(qiáng)度與實際強(qiáng)度理論強(qiáng)度與實際強(qiáng)度l 所謂材料的理論強(qiáng)度，就是從不同理論角度來分析所謂材料的理論強(qiáng)度，就是從不同理論角度

2、來分析材料所能承受的最大應(yīng)力或分離原子（離子或分子材料所能承受的最大應(yīng)力或分離原子（離子或分子等）所需的最小應(yīng)力。取決于原子間的相互作用及等）所需的最小應(yīng)力。取決于原子間的相互作用及熱運動。熱運動。5.1.1 玻璃的機(jī)械強(qiáng)度玻璃的機(jī)械強(qiáng)度th=xE E：彈性模量：彈性模量 X：為與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和鍵型有關(guān)的常數(shù)，一般為：為與物質(zhì)結(jié)構(gòu)和鍵型有關(guān)的常數(shù)，一般為0.10.2E：彈性模量：彈性模量：形成單位新表面所做的功：形成單位新表面所做的功a：每一緊鄰原子對的間距：每一緊鄰原子對的間距材料名稱材料名稱鍵型鍵型彈性模量彈性模量E/Pa系數(shù)系數(shù)x理論強(qiáng)度理論強(qiáng)度/Pa實際強(qiáng)度實際強(qiáng)度/Pa石英玻璃纖維石英玻

3、璃纖維離子離子-共價鍵共價鍵12.410100.11.2410101.051010玻璃纖維玻璃纖維離子離子-共價鍵共價鍵7.210100.10.7210100.20.31010塊狀玻璃塊狀玻璃離子離子-共價鍵共價鍵7.210100.10.721010815107氯化鈉氯化鈉離子鍵離子鍵4.010100.060.2410100.44107有機(jī)玻璃有機(jī)玻璃共價鍵共價鍵0.40.610100.10.040.0610101015107鋼鋼金屬鍵金屬鍵2010100.153.010100.10.21010不同材料的彈性模量、理論強(qiáng)度與實際強(qiáng)度不同材料的彈性模量、理論強(qiáng)度與實際強(qiáng)度l 塊狀玻璃的實際強(qiáng)度與

4、理論強(qiáng)度相差塊狀玻璃的實際強(qiáng)度與理論強(qiáng)度相差23個數(shù)量級。個數(shù)量級。l 原因：玻璃的脆性、玻璃中存在微裂紋（尤其是表原因：玻璃的脆性、玻璃中存在微裂紋（尤其是表面微裂紋）和內(nèi)部不均勻區(qū)及缺陷的存在造成應(yīng)力面微裂紋）和內(nèi)部不均勻區(qū)及缺陷的存在造成應(yīng)力集中。集中。5.1.1.2玻璃的斷裂力學(xué)玻璃的斷裂力學(xué)l 斷裂力學(xué)的基本概念斷裂力學(xué)的基本概念u脆性斷裂理論脆性斷裂理論 假定在一個無限大的平板內(nèi)有一橢圓形裂紋，它與外力垂假定在一個無限大的平板內(nèi)有一橢圓形裂紋，它與外力垂直分布，長度為直分布，長度為2c，在一定應(yīng)力，在一定應(yīng)力的作用下，此裂紋處的彈的作用下，此裂紋處的彈性應(yīng)變能為：性應(yīng)變能為：Ec2

5、2而同時產(chǎn)生兩個新裂口表面，相應(yīng)的表面斷裂能為：而同時產(chǎn)生兩個新裂口表面，相應(yīng)的表面斷裂能為：cZ4因而在外力作用下，裂紋得以擴(kuò)展的條件為：因而在外力作用下，裂紋得以擴(kuò)展的條件為：得到：得到：這時的這時的相當(dāng)于斷裂應(yīng)力相當(dāng)于斷裂應(yīng)力f，則：，則：0422Eccddzc0242EcZcEZf2l 玻璃材料的缺陷及裂紋的擴(kuò)展玻璃材料的缺陷及裂紋的擴(kuò)展u玻璃材料由于在其表面和內(nèi)部存在著不同的雜質(zhì)、玻璃材料由于在其表面和內(nèi)部存在著不同的雜質(zhì)、缺陷缺陷或微不均勻區(qū)，在這些區(qū)域引起應(yīng)力的集中或微不均勻區(qū)，在這些區(qū)域引起應(yīng)力的集中導(dǎo)致導(dǎo)致微裂紋微裂紋的產(chǎn)生。裂紋尖端處的應(yīng)力超過臨界的產(chǎn)生。裂紋尖端處的應(yīng)力超

6、過臨界應(yīng)力時，裂紋就迅速分裂，使應(yīng)力時，裂紋就迅速分裂，使玻璃斷裂玻璃斷裂。u玻璃斷裂過程分為兩個階段：玻璃斷裂過程分為兩個階段：v第一階段主要是初生裂紋緩慢增長，形成斷裂表面的鏡第一階段主要是初生裂紋緩慢增長，形成斷裂表面的鏡面部分；面部分；v第二階段，隨著初生裂紋的增長，次生裂紋同時產(chǎn)生和第二階段，隨著初生裂紋的增長，次生裂紋同時產(chǎn)生和增長，在其相互相遇時形成以鏡面為中心的輻射狀碎裂增長，在其相互相遇時形成以鏡面為中心的輻射狀碎裂條紋。條紋。從裂紋擴(kuò)展過程中的能量平衡，推導(dǎo)出臨界裂紋應(yīng)力從裂紋擴(kuò)展過程中的能量平衡，推導(dǎo)出臨界裂紋應(yīng)力c的一般式：的一般式：近似為：近似為：AcEc21cEAc

7、5.1.1.3 影響玻璃強(qiáng)度的因素影響玻璃強(qiáng)度的因素l化學(xué)鍵、化學(xué)組成化學(xué)鍵、化學(xué)組成u鍵強(qiáng)：橋氧，非橋氧鍵強(qiáng)不同；堿金屬、堿土金鍵強(qiáng)：橋氧，非橋氧鍵強(qiáng)不同；堿金屬、堿土金屬鍵強(qiáng)也不同。屬鍵強(qiáng)也不同。u鍵數(shù)：網(wǎng)絡(luò)的疏密程度。鍵數(shù)：網(wǎng)絡(luò)的疏密程度。u化學(xué)組成：不同組成的玻璃結(jié)構(gòu)骨架不同?；瘜W(xué)組成：不同組成的玻璃結(jié)構(gòu)骨架不同。l 表面微裂紋表面微裂紋u格里菲斯認(rèn)為玻璃破壞時是從表面微裂紋開始；格里菲斯認(rèn)為玻璃破壞時是從表面微裂紋開始；u據(jù)測定，據(jù)測定，1mm2玻璃表面上含有玻璃表面上含有300個左右的微裂紋；個左右的微裂紋；u微裂紋的存在使玻璃抗張、抗折強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的微裂紋的存在使玻璃抗張、抗

8、折強(qiáng)度僅為抗壓強(qiáng)度的1/101/15；u提高玻璃強(qiáng)度的兩個途徑：提高玻璃強(qiáng)度的兩個途徑：v減少和消除玻璃的表面缺陷；減少和消除玻璃的表面缺陷；v使玻璃表面形成壓應(yīng)力，以克服表面微裂紋的作用。使玻璃表面形成壓應(yīng)力，以克服表面微裂紋的作用。l 微不均勻性微不均勻性u電鏡觀察玻璃中存在微相和微不均勻結(jié)構(gòu)；電鏡觀察玻璃中存在微相和微不均勻結(jié)構(gòu)；u結(jié)構(gòu)中的微不均勻性降低了玻璃強(qiáng)度；結(jié)構(gòu)中的微不均勻性降低了玻璃強(qiáng)度；u原因：微相之間易生成裂紋，兩相交界面間結(jié)合力較弱，原因：微相之間易生成裂紋，兩相交界面間結(jié)合力較弱，兩相成分不同，熱膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生應(yīng)力。兩相成分不同，熱膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生應(yīng)力。l 玻璃中

9、的宏觀、微觀缺陷玻璃中的宏觀、微觀缺陷u宏觀缺陷：氣泡、條紋、結(jié)石。因成分與主體玻璃不一致，宏觀缺陷：氣泡、條紋、結(jié)石。因成分與主體玻璃不一致，熱膨脹系數(shù)不同而造成內(nèi)應(yīng)力；熱膨脹系數(shù)不同而造成內(nèi)應(yīng)力；u微觀缺陷：點缺陷、局部析晶、晶界。常在宏觀缺陷的地微觀缺陷：點缺陷、局部析晶、晶界。常在宏觀缺陷的地方集中導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。方集中導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。l 活性介質(zhì)活性介質(zhì)u活性介質(zhì)指水、酸、堿、某些鹽類等。活性介質(zhì)指水、酸、堿、某些鹽類等。u活性介質(zhì)對玻璃表面的兩種作用活性介質(zhì)對玻璃表面的兩種作用v一是滲入裂紋像楔子一樣使裂紋擴(kuò)展；一是滲入裂紋像楔子一樣使裂紋擴(kuò)展；v二是與玻璃起化學(xué)作用破壞結(jié)構(gòu)。二是與玻

10、璃起化學(xué)作用破壞結(jié)構(gòu)。u活性介質(zhì)中玻璃的強(qiáng)度降低。活性介質(zhì)中玻璃的強(qiáng)度降低。u玻璃強(qiáng)度的測定最好在真空或液氮中進(jìn)行，以免玻璃強(qiáng)度的測定最好在真空或液氮中進(jìn)行，以免受活性介質(zhì)的影響。受活性介質(zhì)的影響。l溫度溫度u低溫和高溫對玻璃強(qiáng)度的影響是不同的；低溫和高溫對玻璃強(qiáng)度的影響是不同的；u接近絕對零度至接近絕對零度至200，強(qiáng)度隨溫度升高而降低；，強(qiáng)度隨溫度升高而降低；u200為強(qiáng)度最低點；為強(qiáng)度最低點；u高于高于200，強(qiáng)度逐漸增大。，強(qiáng)度逐漸增大。 l玻璃中的應(yīng)力玻璃中的應(yīng)力u玻璃中的殘余應(yīng)力，特別是分布玻璃中的殘余應(yīng)力，特別是分布不均勻不均勻的殘余應(yīng)的殘余應(yīng)力，使強(qiáng)度大為降低。力，使強(qiáng)度大為降

11、低。u玻璃鋼化后，表面產(chǎn)生玻璃鋼化后，表面產(chǎn)生均勻均勻的壓應(yīng)力，內(nèi)部形成的壓應(yīng)力，內(nèi)部形成均勻的張應(yīng)力，機(jī)械強(qiáng)度大大提高。均勻的張應(yīng)力，機(jī)械強(qiáng)度大大提高。l 玻璃的疲勞現(xiàn)象玻璃的疲勞現(xiàn)象u定義：常溫下，玻璃的破壞強(qiáng)度隨加荷速度或加荷時間定義：常溫下，玻璃的破壞強(qiáng)度隨加荷速度或加荷時間而變化。加荷速度越大或加荷時間越長，破壞強(qiáng)度越小，而變化。加荷速度越大或加荷時間越長，破壞強(qiáng)度越小，短時間不會破壞的負(fù)荷，時間久了就可能破壞，這種現(xiàn)短時間不會破壞的負(fù)荷，時間久了就可能破壞，這種現(xiàn)象稱為象稱為玻璃的疲勞現(xiàn)象玻璃的疲勞現(xiàn)象。l 定義：材料在外力作用下發(fā)生變形，外力去掉后能定義：材料在外力作用下發(fā)生變形

12、，外力去掉后能恢復(fù)原來形狀的性質(zhì)?；謴?fù)原來形狀的性質(zhì)。l 表征彈性的參數(shù)表征彈性的參數(shù)u彈性模量彈性模量 Eu剪切模量剪切模量 Gu泊松比泊松比 u體積壓縮模量體積壓縮模量 K5.1.2 玻璃的彈性玻璃的彈性12GE213 KE5.1.2.1彈性模量與成分的關(guān)系彈性模量與成分的關(guān)系l E主要取決于內(nèi)部質(zhì)點間主要取決于內(nèi)部質(zhì)點間化學(xué)鍵的強(qiáng)度化學(xué)鍵的強(qiáng)度，同時也與，同時也與結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有關(guān)。質(zhì)點間化學(xué)鍵的強(qiáng)度越大，變形越小，有關(guān)。質(zhì)點間化學(xué)鍵的強(qiáng)度越大，變形越小，E就越大；玻璃結(jié)構(gòu)越堅實，就越大；玻璃結(jié)構(gòu)越堅實，E也越大。也越大。u鍵強(qiáng)：鍵強(qiáng)：與原子半徑和價電子數(shù)有關(guān)。與原子半徑和價電子數(shù)有關(guān)。E是原

13、子序是原子序數(shù)的周期函數(shù)。同一族元素，隨原子序數(shù)的遞增數(shù)的周期函數(shù)。同一族元素，隨原子序數(shù)的遞增和原子半徑的增大，和原子半徑的增大， E降低。降低。 與離子間的吸引力與離子間的吸引力 呈直線關(guān)系。呈直線關(guān)系。同一氧化同一氧化物處于高配位時物處于高配位時E比處于低配位時高。比處于低配位時高。 結(jié)論結(jié)論：離子半徑較大、電荷較低的離子不利于提：離子半徑較大、電荷較低的離子不利于提高高E，相反有利于提高，相反有利于提高E。22aZu結(jié)構(gòu)：石英玻璃具有三維空間的結(jié)構(gòu)：石英玻璃具有三維空間的架狀架狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)， E較較高，高，705.6108Pa；純；純B2O3玻璃具有玻璃具有層狀層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)， E很低

14、，僅很低，僅175108Pa。 硼反常硼反常 硼鋁反常硼鋁反常 結(jié)論：結(jié)論： E的增減實質(zhì)上反映了玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變的增減實質(zhì)上反映了玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。化。5.1.2.2 彈性模量與溫度的關(guān)系彈性模量與溫度的關(guān)系l 大多數(shù)硅酸鹽玻璃大多數(shù)硅酸鹽玻璃E隨溫度升高而降低。隨溫度升高而降低。l 對于石英玻璃、高硅氧玻璃、派來克斯玻璃，對于石英玻璃、高硅氧玻璃、派來克斯玻璃， E與與溫度的關(guān)系出現(xiàn)溫度的關(guān)系出現(xiàn)反常反常，隨溫度升高而增加。，隨溫度升高而增加。5.1.2.3 彈性模量與熱處理的關(guān)系彈性模量與熱處理的關(guān)系l 淬火玻璃比退火玻璃低，一般低淬火玻璃比退火玻璃低，一般低27%。l 玻璃纖維（玻璃

15、纖維（774.2108Pa）比塊狀玻璃）比塊狀玻璃（803.6108Pa）低。）低。l 微晶化后微晶化后E增高，增高幅度主要取決于析出的主晶增高，增高幅度主要取決于析出的主晶相的種類和性質(zhì)。相的種類和性質(zhì)。5.1.3 玻璃的硬度和脆性玻璃的硬度和脆性5.1.3.1 玻璃的硬度玻璃的硬度l 硬度：固體材料抵抗另一固體深入其內(nèi)部而不產(chǎn)生硬度：固體材料抵抗另一固體深入其內(nèi)部而不產(chǎn)生殘余形變的能力。殘余形變的能力。l 表示方法：表示方法：u莫氏硬度（劃痕法）莫氏硬度（劃痕法）u顯微硬度（壓痕法）顯微硬度（壓痕法）u研磨硬度（磨損法）研磨硬度（磨損法）u刻化硬度（刻痕法）刻化硬度（刻痕法）l 一般玻璃用

16、一般玻璃用顯微硬度顯微硬度表示。方法：利用金剛石正方表示。方法：利用金剛石正方錐體以一定負(fù)荷在玻璃表面打入壓痕，測量壓痕對錐體以一定負(fù)荷在玻璃表面打入壓痕，測量壓痕對角線的長度。角線的長度。2854. 1LPH l 玻璃的硬度主要取決于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。一般來說：玻璃的硬度主要取決于化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)。一般來說：u網(wǎng)絡(luò)生成離子使玻璃硬度增加，網(wǎng)絡(luò)外體離子使玻璃硬網(wǎng)絡(luò)生成離子使玻璃硬度增加，網(wǎng)絡(luò)外體離子使玻璃硬度降低。度降低。u硼反常、硼鋁反常、壓制效應(yīng)在硬度硼反常、硼鋁反常、壓制效應(yīng)在硬度-組成關(guān)系中同樣存組成關(guān)系中同樣存在。在。u硬度隨陽離子的配位數(shù)的增加而增大。硬度隨陽離子的配位數(shù)的增加而增大。

17、l 玻璃的硬度還與溫度、熱歷史有關(guān)。玻璃的硬度還與溫度、熱歷史有關(guān)。5.1.3.2 玻璃的脆性玻璃的脆性l 定義：當(dāng)負(fù)荷超過玻璃的極限強(qiáng)度時，不產(chǎn)生明顯定義：當(dāng)負(fù)荷超過玻璃的極限強(qiáng)度時，不產(chǎn)生明顯的塑性變形而立即破裂的性質(zhì)。的塑性變形而立即破裂的性質(zhì)。l 表示方法：表示方法：u破壞時受到的沖擊強(qiáng)度破壞時受到的沖擊強(qiáng)度u脆弱度脆弱度玻璃抗壓強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度之比玻璃抗壓強(qiáng)度與抗沖擊強(qiáng)度之比u脆裂負(fù)荷脆裂負(fù)荷測定顯微硬度時壓痕發(fā)生破裂時的負(fù)荷值測定顯微硬度時壓痕發(fā)生破裂時的負(fù)荷值VPhSSCD 5.1.4 玻璃的密度玻璃的密度l 玻璃的密度主要取決于構(gòu)成玻璃玻璃的密度主要取決于構(gòu)成玻璃原子的質(zhì)量原子

18、的質(zhì)量、原子原子堆積緊密程度堆積緊密程度以及以及配位數(shù)配位數(shù)有關(guān)，是表征玻璃結(jié)構(gòu)的有關(guān)，是表征玻璃結(jié)構(gòu)的一個標(biāo)志。一個標(biāo)志。l 實際生產(chǎn)中，通過測定玻璃的密度來控制工藝過程，實際生產(chǎn)中，通過測定玻璃的密度來控制工藝過程，借以控制玻璃成分。借以控制玻璃成分。5.1.4.1 玻璃密度與成分的關(guān)系玻璃密度與成分的關(guān)系l 不同組成玻璃密度差別很大。不同組成玻璃密度差別很大。l 一般單組分玻璃的密度最小，添加網(wǎng)絡(luò)外體密度增大。一般單組分玻璃的密度最小，添加網(wǎng)絡(luò)外體密度增大。l 玻璃中引入玻璃中引入R2O和和RO氧化物，隨離子半徑的增大，玻璃密氧化物，隨離子半徑的增大，玻璃密度增加。度增加。l 同一氧化物

19、配位狀態(tài)改變，對密度也產(chǎn)生影響。同一氧化物配位狀態(tài)改變，對密度也產(chǎn)生影響。uB2O3從從BO3到到BO4密度增加；密度增加；u中間體從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)四面體中間體從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)四面體RO4轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)外八面體轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)外八面體RO6密度增加；密度增加；l 硼反常、鋁反常、硼鋁反常硼反常、鋁反常、硼鋁反常5.1.4.2 玻璃密度與溫度及熱處理的關(guān)系玻璃密度與溫度及熱處理的關(guān)系l 隨溫度升高，玻璃密度下降。隨溫度升高，玻璃密度下降。l 一般工業(yè)玻璃，溫度從室溫升至一般工業(yè)玻璃，溫度從室溫升至1300，密度下降，密度下降約為約為612%。l 玻璃從高溫狀態(tài)冷卻下來，同成分的淬火玻璃比退玻璃從高溫狀態(tài)冷卻下來，同成分的

20、淬火玻璃比退火玻璃具有較低的密度?；鸩ＡЬ哂休^低的密度。l 在一定退火溫度下保持一定時間后，淬火玻璃和退在一定退火溫度下保持一定時間后，淬火玻璃和退火玻璃的密度趨向該溫度的平衡密度?；鸩ＡУ拿芏融呄蛟摐囟鹊钠胶饷芏?。l 冷卻速度越快，偏離平衡密度的溫度愈高，其冷卻速度越快，偏離平衡密度的溫度愈高，其Tg溫溫度也愈高。度也愈高。熱處理情況熱處理情況d/(g/cm3) dd成形后未退火成形后未退火2.50000退火較差退火較差2.50500.005退火良好退火良好2.50700.007不同熱處理情況下玻璃瓶密度的變化不同熱處理情況下玻璃瓶密度的變化5.1.4.3 玻璃密度與壓力的關(guān)系玻璃密度與壓力

21、的關(guān)系l 一定溫度下，隨壓力的增加玻璃的密度隨之增大。一定溫度下，隨壓力的增加玻璃的密度隨之增大。l 密度變化的幅度與加壓方法、玻璃組成、壓力大小、密度變化的幅度與加壓方法、玻璃組成、壓力大小、加壓時間有關(guān)。加壓時間有關(guān)。5.2.1 玻璃的熱膨脹系數(shù)玻璃的熱膨脹系數(shù)5.2.1.1玻璃的熱膨脹玻璃的熱膨脹l 線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)和和體膨脹系數(shù)體膨脹系數(shù) l 和和 之間存在近似關(guān)系：之間存在近似關(guān)系：=3=3l 的測定比的測定比簡便而精確，通常采用簡便而精確，通常采用討論玻璃的討論玻璃的熱膨脹性質(zhì)。熱膨脹性質(zhì)。l 不同組成玻璃的熱膨脹系數(shù)在不同組成玻璃的熱膨脹系數(shù)在5.815010-7/范范圍內(nèi)變

22、化，非氧化物玻璃甚至超過圍內(nèi)變化，非氧化物玻璃甚至超過20010-7 /，微晶玻璃則可獲得零膨脹或負(fù)膨脹。微晶玻璃則可獲得零膨脹或負(fù)膨脹。l 硬質(zhì)玻璃和軟質(zhì)玻璃硬質(zhì)玻璃和軟質(zhì)玻璃5.2.1.2 玻璃熱膨脹系數(shù)與成分的關(guān)系玻璃熱膨脹系數(shù)與成分的關(guān)系l 根本上取決于質(zhì)點間的作用力，即根本上取決于質(zhì)點間的作用力，即各種陽離子與各種陽離子與O2-之間的鍵力之間的鍵力f。l 從玻璃整體結(jié)構(gòu)看，網(wǎng)絡(luò)骨架對從玻璃整體結(jié)構(gòu)看，網(wǎng)絡(luò)骨架對起著重要作用。起著重要作用。22azf l 組分氧化物對組分氧化物對的影響歸納如下：的影響歸納如下：u在比較各組成氧化物對在比較各組成氧化物對的作用時，首先區(qū)分氧化物的種的作用

23、時，首先區(qū)分氧化物的種類，即網(wǎng)絡(luò)生成體、中間體和網(wǎng)絡(luò)外體。類，即網(wǎng)絡(luò)生成體、中間體和網(wǎng)絡(luò)外體。u能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的組分使能增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的組分使降低，能斷裂網(wǎng)絡(luò)的組分使降低，能斷裂網(wǎng)絡(luò)的組分使上升。上升。uR2O和和RO的斷網(wǎng)作用是主要的，積聚作用是次要的，使的斷網(wǎng)作用是主要的，積聚作用是次要的，使上升；而對于高鍵強(qiáng)、高配位離子積聚作用是主要的，上升；而對于高鍵強(qiáng)、高配位離子積聚作用是主要的，使使下降。下降。u網(wǎng)絡(luò)生成體使網(wǎng)絡(luò)生成體使下降，中間體有足夠下降，中間體有足夠“游離氧游離氧”也使也使下下降。降。5.2.1.3 熱膨脹系數(shù)和溫度的關(guān)系熱膨脹系數(shù)和溫度的關(guān)系l 熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)隨溫度的升高而增大

24、。隨溫度的升高而增大。l 在在Tg溫度以上，溫度以上，隨溫度升高顯著增大，直到軟化。隨溫度升高顯著增大，直到軟化。5.2.1.4 熱處理對熱膨脹系數(shù)的影響熱處理對熱膨脹系數(shù)的影響l 熱處理對熱處理對有明顯的影響，組成相同的淬火玻璃較有明顯的影響，組成相同的淬火玻璃較退火玻璃的退火玻璃的大百分之幾。大百分之幾。l 退火玻璃和淬火玻璃的熱膨脹曲線。退火玻璃和淬火玻璃的熱膨脹曲線。u在約在約330 以下，曲線以下，曲線2在曲線在曲線1之上；之上；u330500 之間，曲線之間，曲線2在曲線在曲線1之下；之下；u500570 之間，曲線之間，曲線2折向下行，玻璃不是膨脹而是收折向下行，玻璃不是膨脹而是

25、收縮；縮；u在在570 處，兩條曲線都急轉(zhuǎn)向上，此溫度為處，兩條曲線都急轉(zhuǎn)向上，此溫度為Tg。l 在某一溫度下單位質(zhì)量的物質(zhì)升高在某一溫度下單位質(zhì)量的物質(zhì)升高1所需的熱量。所需的熱量。l 實際計算中多采用實際計算中多采用t1t2溫度范圍內(nèi)的平均比熱溫度范圍內(nèi)的平均比熱cm5.2.2 玻璃的比熱玻璃的比熱dtdmc1121ttmcml比熱與溫度的關(guān)系比熱與溫度的關(guān)系 u同其他物質(zhì)一樣，在絕對零度時為零。同其他物質(zhì)一樣，在絕對零度時為零。u隨溫度升高比熱逐漸增大，在隨溫度升高比熱逐漸增大，在轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)增轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域內(nèi)增長較快長較快。u熔融狀態(tài)下，比熱隨溫度升高逐漸增大。熔融狀態(tài)下，比熱隨溫度升

26、高逐漸增大。l比熱與組成的關(guān)系比熱與組成的關(guān)系uSiO2、Al2O3 、B2O3 、MgO、Na2O特別是特別是Li2O 能提高玻璃的比熱，含有大量能提高玻璃的比熱，含有大量PbO或或BaO 的玻的玻璃比熱較低，其余氧化物影響不大。璃比熱較低，其余氧化物影響不大。l 導(dǎo)熱性：物質(zhì)依靠質(zhì)點的振動將熱能傳遞至較低溫導(dǎo)熱性：物質(zhì)依靠質(zhì)點的振動將熱能傳遞至較低溫度物質(zhì)的能力。度物質(zhì)的能力。l 物質(zhì)的導(dǎo)熱性以熱導(dǎo)率物質(zhì)的導(dǎo)熱性以熱導(dǎo)率來表示。來表示。l 熱導(dǎo)率：熱導(dǎo)率：溫度梯度等于溫度梯度等于1時，單位時間內(nèi)通過試樣時，單位時間內(nèi)通過試樣單位橫截面積上的熱量。單位單位橫截面積上的熱量。單位W/(mK)l

27、 熱導(dǎo)率表征物質(zhì)傳遞熱量的難易，玻璃是一種熱的熱導(dǎo)率表征物質(zhì)傳遞熱量的難易，玻璃是一種熱的不良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率較低，介于不良導(dǎo)體，其熱導(dǎo)率較低，介于0.7121.340W/(mK)之間。之間。5.2.3 玻璃的導(dǎo)熱性玻璃的導(dǎo)熱性l 熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系u熱導(dǎo)率隨溫度升高而增加。熱導(dǎo)率隨溫度升高而增加。l 熱導(dǎo)率與組成的關(guān)系熱導(dǎo)率與組成的關(guān)系u石英玻璃的熱導(dǎo)率最大，石英玻璃的熱導(dǎo)率最大，1.340W/(mK)；u硼硅酸鹽玻璃的熱導(dǎo)率也很大，硼硅酸鹽玻璃的熱導(dǎo)率也很大， 1.256W/(mK)；u普通鈉鈣硅玻璃為普通鈉鈣硅玻璃為0.963W/(mK)；u含有含有PbO和和BaO 的玻璃熱導(dǎo)率較低，的玻璃熱導(dǎo)率較低， 0.796W/(mK)。u