玻璃顯微結(jié)構(gòu)

1、第六章玻璃材料的顯微結(jié)構(gòu)第六章玻璃材料的顯微結(jié)構(gòu)6.1 玻璃的基本知識(shí)玻璃的基本知識(shí)o物料在高溫條件下熔化成熔體快速冷卻成型，再作適當(dāng)熱處理所得到的熔融型無(wú)機(jī)材料，稱為玻璃材料（各種非晶態(tài)無(wú)定形的玻璃塊體、制品、纖維、特殊玻璃）和微晶玻璃材料。o大多數(shù)玻璃都是由礦物原料和化工原料經(jīng)高溫熔融，然后急劇冷卻而形成的。在形成的過(guò)程中，如加入某些輔助原料，如助熔劑、著色劑等可以改善玻璃的某些性能。6.1.1 玻璃的概念和組成玻璃的概念和組成o建筑玻璃是以石英砂（SiO2）、純堿(Na2CO3)石灰石(CaCO3)、長(zhǎng)石等為主要原料，經(jīng)15501600高溫熔融、成型、退火而制成的固體材料。o其主要成分是

2、SiO2(含量72%左右)、Na2O(含量15%左右)和CaO(含量9%左右)，另外還有少量的Al2O3、MgO等。這些氧化物在玻璃中起著非常重要的作用，見(jiàn)表6.1。 表表6.1玻璃中主要氧化物的作用玻璃中主要氧化物的作用 氧化物名稱 所起作用增加降低二氧化硅（SiO2）熔融溫度、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度密度、熱膨脹系數(shù) 氧化鈉(Na2O)熱膨脹系數(shù)化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、熔融溫度、析晶傾向、退火溫度、韌性 氧化鈣（CaO）硬度、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、析晶傾向、退火溫度耐熱性 三氧化二鋁(Al2O3)熔融溫度、機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性析晶傾向 氧化鎂（MgO）耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、退火溫

3、度析晶傾向、韌性o浮法玻璃的生產(chǎn)過(guò)程是將熔融的玻璃液經(jīng)過(guò)流槽磚進(jìn)入盛有熔融錫液的錫槽中，由于玻璃液的密度較錫液小，玻璃液便浮在錫液表面上，在其本身的重力及表面張力的作用下，能均勻地?cái)偲皆阱a液表面上，同時(shí)玻璃的上表面受到高溫區(qū)的拋光作用，從而使玻璃的兩個(gè)表面均很平整。然后經(jīng)過(guò)定型、冷卻后，進(jìn)入退火窯退火、冷卻，最后經(jīng)切割成為原片。o浮法玻璃工藝示意如圖6.2所示。 6.1.2 浮法玻璃的生產(chǎn)工藝浮法玻璃的生產(chǎn)工藝圖6.2浮法玻璃工藝示意圖 二、顯微結(jié)構(gòu)分析任務(wù)o玻璃中的的夾雜物稱為玻璃的缺陷：氣泡，條紋，節(jié)瘤和結(jié)石o玻璃材料顯微結(jié)構(gòu)分析的主要研究對(duì)象:各種缺陷各種缺陷 1研究玻璃結(jié)石的顯微結(jié)構(gòu)

4、2研究非晶質(zhì)缺陷的顯微結(jié)構(gòu) 3. 研究微晶玻璃及其微晶化過(guò)程中顯微結(jié)構(gòu)的變化 o玻璃結(jié)石玻璃結(jié)石 是玻璃體內(nèi)的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)，是玻璃中不允許存在的嚴(yán)重缺陷，但卻是玻璃制品中常見(jiàn)的。當(dāng)玻璃體內(nèi)出現(xiàn)玻璃結(jié)石時(shí)，大大降低玻璃的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。o巖相分析法是鑒定和研究構(gòu)成結(jié)石的顯微結(jié)構(gòu)特征，找出結(jié)石的物質(zhì)來(lái)源和形成原因，進(jìn)而提出減少甚至消除形成玻璃結(jié)石的有效工藝措施。o非晶態(tài)缺陷非晶態(tài)缺陷用偏光顯微鏡可以研究氣泡的大小、分布、間接分析氣體的組成，測(cè)定玻璃態(tài)夾雜物的折射率、進(jìn)行某些顯微化學(xué)試驗(yàn)等，觀察玻璃的分相結(jié)構(gòu)和應(yīng)力分布等。第二節(jié) 玻璃結(jié)石的分類及檢驗(yàn)方法按照來(lái)源分為：按照來(lái)源分為：粉料結(jié)石，耐火材料結(jié)

5、石粉料結(jié)石，耐火材料結(jié)石和和析晶結(jié)石析晶結(jié)石三類三類。一、粉料結(jié)石一、粉料結(jié)石o石英粉料結(jié)石p246(圖圖87)o芒硝粉料結(jié)石(圖圖813)o鋯英石粉料結(jié)石二、耐火材科結(jié)石二、耐火材科結(jié)石由玻璃熔窯上耐火材料碎片落入玻璃中未被熔化，或因被熔蝕的耐火材料成份加入而從玻璃體內(nèi)析出晶體構(gòu)成的玻璃結(jié)石，均稱為耐火材料結(jié)石，簡(jiǎn)稱耐材結(jié)石。三三 析晶結(jié)石析晶結(jié)石從玻璃熔體內(nèi)直接結(jié)晶生長(zhǎng)的礦物構(gòu)成的結(jié)石析晶結(jié)石都具有由自形晶或奇形晶的單個(gè)晶體或集合體與玻璃相一起構(gòu)成所謂析晶結(jié)構(gòu)。按照化學(xué)組成分類o硅質(zhì)結(jié)石：未熔石英、鱗石英、方石英p246有三種來(lái)源：粉料、耐火材料、局部析晶o鋁硅質(zhì)結(jié)石：p250來(lái)源于鋁硅質(zhì)

6、耐火材料的蝕變o鈉鈣質(zhì)和鈣鎂質(zhì)結(jié)石p255主要來(lái)源于析晶研究結(jié)石的目的在于清除它，明確其形成原因，研究結(jié)石的目的在于清除它，明確其形成原因，來(lái)源，進(jìn)而提出行之有效的解決辦法來(lái)源，進(jìn)而提出行之有效的解決辦法結(jié)石的檢驗(yàn)方法o肉眼鑒定o偏光顯微鏡分析：結(jié)石分析鑒定最有效的方法。o在單偏光顯微鏡下觀察結(jié)石的顏色、多色性、形貌、解理、突起等級(jí)、折射率范圍等。即可完成某些結(jié)石的鑒定。P244o在正交偏光鏡下觀察結(jié)石礦物的干涉色、消光類型、消光角、延性、雙晶等、還可以測(cè)定個(gè)別礦物的軸性、光性測(cè)定。o個(gè)別結(jié)石可結(jié)合油浸法準(zhǔn)確測(cè)定其折射率達(dá)到鑒定的目的。第三節(jié) 微晶玻璃的顯微結(jié)構(gòu)一一 概述概述o微晶玻璃是一種以

7、普通破璃組分為基礎(chǔ)，加入晶核形成劑和微晶化催化劑熔融冷卻并在一定混度下好過(guò)熱處理后具有微晶體相均勻玻璃相的復(fù)合材料。o它有許多特殊性能，如質(zhì)地致密、無(wú)氣孔、不透水、不透氣、機(jī)械強(qiáng)度比一般的玻璃、陶瓷甚至金屬材料都高得多、抗沖擊強(qiáng)度為普通玻璃的2倍左右、抗壓強(qiáng)度可達(dá)普通壓延玻璃的8倍、具有突出的耐磨性能(可高于高碳鋼、花崗巖，接近于淬火工具鋼硬度)、化學(xué)穩(wěn)定性、電性能均優(yōu)于普通玻璃。耐溫度劇變。o可以做餐具、管道、臺(tái)面及電視顯像管、電子顯微鏡、原子反應(yīng)堆等設(shè)備中的部件，并可做牙齒、股關(guān)節(jié)等代用品。在軍工、電子工業(yè)、光學(xué)工業(yè)、儀器儀表、化工建材及日常生活中都廣泛地應(yīng)用著微晶玻璃。o微晶玻璃的分類方

8、法有多種，按微晶玻璃的基礎(chǔ)原料可分為技術(shù)微晶玻璃和礦渣微晶玻技術(shù)微晶玻璃和礦渣微晶玻璃璃，前者以般玻璃為基礎(chǔ)原料，后者以冶金礦渣、固體燃料灰渣、礦渣為原料。o按微晶化的熱處理方法，分為光敏微晶玻璃光敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃。o按微晶玻璃的透明度，分為透明微晶玻璃和透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃。不透明微晶玻璃。1光敏微晶玻璃o 光敏微晶玻璃的化學(xué)組成基本上屬于Li 2OA12O3SiO 2系統(tǒng)，引入少量礦化劑和微量晶核劑溴化銀高溫下熔制成母體玻璃紫外光按特定圖案要求照射母體玻璃使之局部感光熱處理后經(jīng)紫外光照射感光部位發(fā)生核化和晶化所設(shè)計(jì)圖案的微晶玻璃制品。P2572 透明微晶玻璃o

9、透明微晶玻璃是60年代發(fā)展起來(lái)的種新型材料。它除Li2OA12O3一SiO2系統(tǒng)玻璃的常規(guī)成分外，加入一定量的Mg，提高微晶玻璃的透明度及膨脹系數(shù)， 透明微晶被璃的主品相為鋰揮石(Li2O4SiO2)，晶體小于01m，比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)還小，所以雖有晶相而因晶體微小不影響玻璃的透明度。 3Mg0一A1203一SiO2系統(tǒng)微晶玻璃o 以MgOA12O3一SiO 2系統(tǒng)的玻璃為基礎(chǔ)玻璃，加人晶核劑為TiO2，經(jīng)過(guò)熱處理后形成。主晶相礦物為堇青石。o 該系統(tǒng)微晶玻璃機(jī)械強(qiáng)度高，耐高溫性能良好，已成為空間技術(shù)中一種極有用途的新型結(jié)構(gòu)材料，可以作導(dǎo)彈頭和高速飛機(jī)上雷達(dá)天線罩。4熱敏微晶破璃 改變晶核劑（TiO2）仍用Li2OA1203SiO2系統(tǒng)的母體玻璃，不經(jīng)紫外光照射直接進(jìn)行熱處理亦可制成微晶玻璃，這種材料稱為熱敏微晶玻璃。P247o微晶玻璃的顯微結(jié)構(gòu)分析，除了研究母體玻璃中各種母體玻璃中各種缺陷缺陷、微晶玻璃顯微結(jié)構(gòu)及其與性能間關(guān)系微晶玻璃顯微結(jié)構(gòu)及其與性能間關(guān)系外