信阳师范大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第四章 非晶态结构与性质

第4章 非晶态结构与性质 4.1熔体的结构 4.2熔体的性质 4.3玻璃的形成 4.4玻璃的结构 4.5常见玻璃类型

第 4 章 非晶态结构与性质 4.1 熔体的结构 4.2 熔体的性质 4.3 玻璃的形成 4.4 玻璃的结构 4.5 常见玻璃类型

熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态。 ◆相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有 不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性，因 此，这类材料属于非晶态材料

熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态。 ◆ 相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有 不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性，因 此，这类材料属于非晶态材料

>熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体， 即较高熔点物质的液体； >熔体快速冷却则变成玻璃体。 因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质接近的两种聚 集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形 成和性质有着重要的作用。 传统玻璃的整个生产过程就是熔体和玻璃体的转化过程

➢ 熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体， 即较高熔点物质的液体； ➢ 熔体快速冷却则变成玻璃体。 因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质接近的两种聚 集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形 成和性质有着重要的作用。 传统玻璃的整个生产过程就是熔体和玻璃体的转化过程

在水泥、耐火材料、陶瓷、粉末冶金制品等的生产过程 中一般也都会出现一定数量的高温熔融相，常温下以玻 璃相存在于各晶相之间，其含量及性质对这些材料的形 成过程及制品性能都有重要影响。 >如水泥行业，高温液相的性质常常决定水泥烧成的难易程度和 质量好坏； >陶瓷和耐火材料行业，它通常是强度和美观的有机结合，有时 希望有较多的熔融相，而有时又希望熔融相含量较少，而更重要 的是希望能控制熔体的粘度及表面张力等性质

在水泥、耐火材料、陶瓷、粉末冶金制品等的生产过程 中一般也都会出现一定数量的高温熔融相，常温下以玻 璃相存在于各晶相之间，其含量及性质对这些材料的形 成过程及制品性能都有重要影响。 ➢ 如水泥行业，高温液相的性质常常决定水泥烧成的难易程度和 质量好坏； ➢ 陶瓷和耐火材料行业，它通常是强度和美观的有机结合，有时 希望有较多的熔融相，而有时又希望熔融相含量较少，而更重要 的是希望能控制熔体的粘度及表面张力等性质

4.1熔体的结构 ·对熔体的一般认识 ·硅酸盐熔体结构一一聚合物理论

4.1 熔体的结构 • 对熔体的一般认识 • 硅酸盐熔体结构――聚合物理论

4.1.1对熔体的一般认识 熔体或液体是介于气体和固体（晶体）之间的一种物 质状态。 ·液体具有流动性和各向同性，和气体相似； ·液体又具有较大的凝聚能力和很小的压缩性，则有 与固体相似

4.1.1 对熔体的一般认识 熔体或液体是介于气体和固体（晶体）之间的一种物 质状态。 ⚫ 液体具有流动性和各向同性，和气体相似； ⚫ 液体又具有较大的凝聚能力和很小的压缩性，则有 与固体相似

过去曾长期把液体看作是更接近于气体的状态，即看 作是被压缩了的气体，内部质点排列也认为是无秩序 的，只是质点间距离较短。 ◆后来的研究表明，只是在较高的温度（接近气化） 和压力不大的情况下，上述看法才是对的。相反，当 液体冷却到接近于结晶温度时，液体和晶体相似

过去曾长期把液体看作是更接近于气体的状态，即看 作是被压缩了的气体，内部质点排列也认为是无秩序 的，只是质点间距离较短。 ◆ 后来的研究表明，只是在较高的温度（接近气化） 和压力不大的情况下，上述看法才是对的。相反，当 液体冷却到接近于结晶温度时，液体和晶体相似

(1)晶体与液体的体积密度相近。 当晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10 %（相当于质点间平均距离增加3%左右)；而当液 体气化时，体积要增大数百倍至数千倍（例如水增大 1240倍)。由此可见，液体中质点之间的距离与固体 十分接近

（1）晶体与液体的体积密度相近。 当晶体熔化为液体时体积变化较小，一般不超过10 ％（相当于质点间平均距离增加3％左右）；而当液 体气化时，体积要增大数百倍至数千倍（例如水增大 1240倍）。由此可见，液体中质点之间的距离与固体 十分接近

2.晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。 Na晶体Zn晶体冰 熔融热(kJ/mol)2.51 6.70 6.03 而水的气化热为40.46kJ/mol。这说明晶体和液 体内能差别不大，质点在固体和液体中的相互作用 力是接近的

2．晶体的熔解热不大，比液体的气化热小得多。 Na晶体 Zn晶体 冰 熔融热 （kJ/mol） 2.51 6.70 6.03 而水的气化热为 40.46 kJ／mol。这说明晶体和液 体内能差别不大，质点在固体和液体中的相互作用 力是接近的

3.固液态热容量相近 表4-1几种金属固、液态时的热容值 物质名称 Pb Cu Sb Mn 液体热容(J/mol) 28.47 31.40 29.94 46.06 固体热容(J/mol) 27.30 31.11 29.81 46.47 表明质点在液体中的热运动性质（状态）和在固体中 差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动

表4-1 几种金属固、液态时的热容值 3．固液态热容量相近 物 质 名 称 Pb Cu Sb Mn 液体热容（J/mol） 28.47 31.40 29.94 46.06 固体热容（J/mol） 27.30 31.11 29.81 46.47 表明质点在液体中的热运动性质（状态）和在固体中 差别不大，基本上仍是在平衡位置附近作简谐振动