《无机材料物理性能》课程教学课件（PPT讲稿）第一章 无机材料的受力形变 1.4 高温下玻璃相的黏性流动

1.4 高温下玻璃相的黏性流动 晶体中塑性流动强烈地决定于结晶学，即具有一定的滑 移系统。与此相比较，液体和玻璃的粘滞形变完全是各向同 性的，只决定于作用应力T。 A dv2 dx V1

1.4 高温下玻璃相的黏性流动 A F x v1 v2 晶体中塑性流动强烈地决定于结晶学，即具有一定的滑 移系统。与此相比较，液体和玻璃的粘滞形变完全是各向同 性的，只决定于作用应力 τ

流体的阻力与速度梯度成正比，比例系数为粘度。 dv2 流动度-粘度的倒数1/m。 粘度在很宽的范围内变动。 例如： 液线温度下钠钙硅酸盐玻璃，其黏度值约1000泊； 在退火范围内的玻璃的黏度约为1014泊

流动度-粘度的倒数1/。 粘度在很宽的范围内变动。 例如： 液线温度下钠钙硅酸盐玻璃，其黏度值约1000泊； 在退火范围内的玻璃的黏度约为1014泊。 τ 流体的阻力与速度梯度成正比，比例系数为粘度

1.4.1流动模型 绝对速率理论 绝对速率模型： 把粘滞流动看成是受高能量过渡状态控制的一种速 率过程。 绝对速率理论的含义： 液体分子从开始的平衡状态过渡到另一个平衡状态， 需要越过能垒进行传输，该能垒受到作用应力的影响发 生偏移

绝对速率模型： 把粘滞流动看成是受高能量过渡状态控制的一种速 率过程。 绝对速率理论的含义： 液体分子从开始的平衡状态过渡到另一个平衡状态， 需要越过能垒进行传输，该能垒受到作用应力的影响发 生偏移。 绝对速率理论 1.4.1 流动模型

势 流动方向 2 液体流动模型与势能曲线 根据绝对速度理论，流动速度为： E t元1223 △u=2y0 e KTsinh( 2kT 式中Yo为频率（每秒越过势垒次数)

液体流动模型与势能曲线 1 2 3  E E E  /2  势 能 流动方向 根据绝对速度理论，流动速度为： 式中0为频率（每秒越过势垒次数)

根据牛顿液体定律： dv2 △u 得： tλ1 2xyoexp() nh t21223 ( ) 2kT 假定：2=入1=22=入3，则： texp() = 2vosinh

根据牛顿液体定律： 得： τ 假定：  =1 = 2 = 3，则：

当外应力很小，气体分子体积很小，V<<kT, Vo=λ3，得： yoro oxp()=na xp(-r) 说明：在外应力很小时，粘度与应力无关，应力较大 时，粘度随温度升高而剧烈的下降

说明：在外应力很小时，粘度与应力无关，应力较大 时，粘度随温度升高而剧烈的下降。 当外应力很小，气体分子体积很小，  V0kT， V0=λ 3，得： = η0

1.4.2影响粘度的因素 1.温度 不同种类的材料，粘度对温度的依赖关系有很大差别。 玻璃粘度随温度变化的特点： 在玻璃转变温度，相当于粘度等于1013泊所对应 的温度，玻璃的折射率、比热、热膨胀系数、粘度等 物理性质发生突变，在性质与温度曲线上表现为斜率 突然改变

1.4.2 影响粘度的因素 不同种类的材料，粘度对温度的依赖关系有很大差别。 1 . 温度 玻璃粘度随温度变化的特点： 在玻璃转变温度，相当于粘度等于1013泊所对应 的温度，玻璃的折射率、比热、热膨胀系数、粘度等 物理性质发生突变，在性质与温度曲线上表现为斜率 突然改变

退火点（消除内应力温度）：1=1025一1013.5泊 软化点： 粘 n=107.6泊 工作范围（成型温度）：η=104一108 泊 熔化范围： 1=50-500泊 温度 钠钙硅系统玻璃温度和粘度的关系曲线

温度 粘 度 熔化范围 ： =50－500泊 工作范围（ 成型温度）： =104－108 泊 退火点（消除内应力温度）： =10 12.5－10 13.5泊 软化点 ： =10 7.6 泊 钠钙硅系统玻璃温度和粘度的关系曲线

2.时间 在玻璃转变温度，玻璃的粘度与时间有关。 ign 在退火点487.7c以下保温一段时间，粘 15.5 度随时间的变化曲线 15.0 从高温状态冷却到退火点时粘 14.5 度随时间的变化曲线 14.0 0 1000 2000 min

15.5 15.0 14.5 14.0 0 1000 2000 min lg 在退火点487.70C以下保温一段时间，粘 度随时间的变化曲线 从高温状态冷却到退火点时粘 度随时间的变化曲线 在玻璃转变温度，玻璃的粘度与时间有关。 2. 时间

3.玻璃熔体结构、组成 玻璃的粘度与熔体结构密切相关，而熔体结构又决定 于玻璃的化学组成和温度，其结构主要由氧硅比决定。 玻璃的粘度几乎总是随网络改变阳离子浓度的增加而下降。 例如：在1600c,熔融石英的粘度因掺2.5mol%K20, 粘度下降约四个数量级。 原因：改性离子减弱了Sⅰ一o键

3. 玻璃熔体结构、组成 玻璃的粘度与熔体结构密切相关，而熔体结构又决定 于玻璃的化学组成和温度，其结构主要由氧硅比决定。 玻璃的粘度几乎总是随网络改变阳离子浓度的增加而下降。 例如：在16000C，熔融石英的粘度因掺2.5mol%K2O， 粘度下降约四个数量级。 原因：改性离子减弱了Si—O键