1、1、熔体的概念:不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系(决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度)在熔体中加入 LiO2、Na2O、K2O 和 BaO、PbO 等,随加入量增加,粘度显著下降。在含碱金属的硅酸盐熔体中,当 Al2O3/Na2O1 时,用 Al2O3 代替 SiO2 可以起“补网”作用,从而提高粘度。一般加入 Al2O3、SiO2 和 ZrO2 有类似的效果。 流动度为粘度的倒数, 粘度的理论解释:绝对速度理论 exp(E/kT) 自由体积理论 B exp exp( ) 过剩熵理论 Cexp Cexp( )2、非晶态物质的特点 :近程有序,远
2、程无序3、玻璃的通性 (1)各向同性(若有应力,为各向异性)(2)介稳性(3)熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性4、 Tg、Tf , 相对应的粘度和特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明:熔融温度范围内,粘度为 50500dPas。工作温度范围粘度较高,约 103107dPas。退火温度范围粘度更高,约 1012.51013.5 dPas。Tg-脆性温度、退火温度,Tf-软化温度、可拉丝的最低温度5、 单 键 强 度正 离 子 的 配 位 数氧 化 物 分 解 能单键强度 335 kJ/mol(或 80 kcal/mol)的氧化物网络形成体。
3、单键强度 1,结构中“游离 ”氧充足,B3 以BO4四面体状态加入到SiO4四面体网络,将断开的网络重新连接起来,结构趋于紧密,粘度随含量升高而增加;2)当 Na2O/ B2O3 约为 1 时(B2O3 含量约为 15) ,B3形成BO4四面体最多,粘度达到最高点。3)B2O3 含量继续增加,较多量的 B2O3 引入使 Na2O/ B2O3 rK ,为晶核:可以稳定成长的新相区域7、影响成核速率的因素:核坯的数目、质点加到核坯上的速率 I = PD8、均匀成核、非均匀成核,选择成核剂的要求。均匀成核:晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处是相同的。非均匀成核:借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及
4、各种催 化位置等而形成晶核的过程。9、晶体生长速率 物质扩散到晶核表面的速度物质由液态结构转变为晶体结构的速度 10、成核与晶体生长相比,需要更大的T,以及析晶过程分析 转变三阶段: 诱导期 (核少, IV 影响较大)自动催化期 ( 核多,u 影响较大)相变后期,转化率达 100。 T ,T ,熔体质点动能,粒子间吸引力,容易聚集和附在晶核表面,有利于晶核形成;(P 因子) T ,熔体粘度,粒子不易移动,从熔体中扩散到晶核表面困难,对晶核形成与长大过程不利,尤其对晶核长大过程不利。 (D 因子)11、分相现象、分相的概念及影响因素影响的判断 一个均匀的玻璃相(或液相)在一定的温度和组成范围内有
5、可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相) ,并相互共存的现象,称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。 分相机理不同 亚稳区:成核-生长机理 不稳定区:调幅分解机理(Spinodal 分解)亚 稳 不 稳热力学 成分 第二相组成不随时间变化 第二相组成随时间而连续向两个极端组成变化,直至达到平衡组成变化形貌 第二相分离成孤立的球形颗粒 第二相分离成高度连续性的非球形颗粒有序 颗粒尺寸和位置在母液中是无序的 第二相分布在尺寸上和间距上均有规则界面 分相开始界面有突变 分相开始界面弥散,能量 分相需要位垒 不存在位垒扩散 正扩散 负扩散时间 分相所需时间长,动力学障碍大 分相所需时间极短,动
6、力学障碍小12、了解什么是调幅分相(Spinodal 分解) 13、试讨论非均匀成核的活化能与接触角 的关系,并证明当接触角 为 90 度时,非均匀活化能的是均匀成核活化能的一半。1、烧结的概念、定义 烧结成型的粉末坯体,经加热收缩,在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程。2、烧成与烧结 烧成:包括多种物理、化学变化,如:脱水、坯体内气体分解、多相反应和熔融、溶解、烧结等,其包括范围较宽。 烧结:仅是粉料经加热而致密化的简单过程,是烧成过程的一个重要部分。烧结与固相反应相同点:均在低于材料熔点或熔融温度之下进行的;过程自始至终都至少有一相是固态不同点:固相反应至少有两组元参加,并发生化学
7、反应。烧结只有单组元或两组元参加,且不发生化学反应。3、烧结的推动力(过剩的表面能 G)能量差(具体表现为:压力差、空位浓度差、溶解度差)4、烧结的模型(烧结初期的动力学关系、颈部增长率与烧结收缩率之间的关系)5、蒸发-凝聚传质 : 固体颗粒表面的曲率不同,高温时在系统的不同部位有不同的蒸气压,质点通过蒸发,再凝聚实现质点的迁移,促进烧结。这种传质过程一般在高温下蒸气压较大的系统内发生,如PbO、BeO、FeO、ZnO、TiO2 的烧结。 扩散传质 : 由空位浓度差引起的,仅一个质点的迁移。塑性流动 : 在烧结过程中,当液相含量很少时,烧结物质内部质点在高温和表面张力作用下,超过屈服值 f 后
8、,流动速率才与作用的剪切应力成正比。粘性流动 : 晶体内的晶格空位在应力作用下,由空位的定向流动引起的形变。溶解-沉淀传质 : 较小颗粒在颗粒接触点处溶解,通过液相传质在较大颗粒或颗粒的自由表面上沉积,最终使晶粒长大和坯体致密化。特点、公式(与时间、粒径的关系) 、计算传质过程的特点(L/L) )6、烧结中后期的特点是什么?中期 : 颗粒开始粘结,颈部扩大,气孔相互联通。晶界开始移动,晶粒生长。此阶段以晶界和晶格扩散为主,坯体气孔率降低为 5,收缩达 8090。后期 : 气孔完全孤立,晶粒已明显长大。坯体收缩达 90100。7、液相烧结与固相烧结的异同点 8、晶粒生长 : 无应变的材料在热处理
9、时,平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。二次再结晶 : 指少数巨大晶粒在细晶消耗时不断长大的过程,又称晶粒异常长大和晶粒不连续生长。9、晶粒生长的计算公式:D2-D02=kt 10、晶粒生长与二次再结晶的区别 )( 或 简 化 为 DKdtRTGrNhVu ),exp(1*2晶粒生长 二次再结晶晶粒尺寸均匀生长 个别晶粒异常长大界面处于平衡状态,无应力 大晶粒界面上有应力存在不存在晶体生长核心 大晶粒是二次再结晶的核心气孔都维持在晶界上或晶界交汇处 气孔被包裹在晶粒内部11、造成二次再结晶的原因 (1)晶粒晶界数(原始颗粒的均匀度)(2)起始物料颗粒的大小(3)工艺因素防止方法1)引入适当的添加剂2)控制温度等,工艺因素12、在有杂质(或烧结添加剂存在下)的晶粒生长:G3-G03=kt 13、约束晶粒生长的因素(1)夹杂物(杂质、气孔等)的阻碍作用(2)晶界上液相的影响(3)晶粒生长极限尺寸、烧结过程中晶界移动的情况(三种)