西安建筑科技大学：《材料物理性能》课程教学资源（授课教案）第四章 粘滞流动 viscous flow of material

第四章粘滞流动 Chapter 4 viscous flow of material 粘度的概念 F d t=7 dx单位PaS,1PaS=10泊 = 粘度是指单位接触面积,单位速度梯度下两层液体间的摩擦力。7流动度 与玻璃相关的概念 1定义 玻璃一般是指从液体凝固下来,结构上与液体连续的非晶态固体(现在还包括气相沉淀、水解法、高能射线辐射 法、冲击波法、溅射法等非熔融法得到的玻璃态) 2玻璃的转变温度 比体积 快 F k D 玻璃的温度转变范围 比体积:单位质量的体积 1 賃〃 g ABCD表示有熔体变为晶体过程 ABEM表示由熔体变为玻璃体 7g玻璃的转变温度,g与冷却速度有关 Tg相当于为1012101Pas T相当于为1076PaS 反常温度区间 为软化温度 3.玻璃通性 ①各向同性 ②介稳性 ③无固定熔点由熔融态转变为玻璃态是渐变的 ④由熔融态冋玻璃态转化时,物理化学性质随速度连续变化 4有关玻璃结构的学说 ①晶子假说 ②无规则假说 二粘滞流动模型 绝对速度理论模型 △=21eamh(t2

第四章 粘滞流动 Chapter4 viscous flow of material 一、粘度的概念 单位Pa·S，1Pa·S=10泊 粘度是指单位接触面积，单位速度梯度下两层液体间的摩擦力。 流动度 二.与玻璃相关的概念 1.定义 玻璃一般是指从液体凝固下来，结构上与液体连续的非晶态固体（现在还包括气相沉淀、水解法、高能射线辐射 法、冲击波法、溅 射法等非熔融法得到的玻璃态） 2.玻璃的转变温度 玻璃的温度转变范围 比体积：单位质量的体积 ABCD表示有熔体变为晶体过程 ABEM表示由熔体变为玻璃体 玻璃的转变温度， 与冷却速度有关 相当于 为1012-1013Pa·S 相当于 为107.6Pa·S 反常温度区间 为软化温度 3.玻璃通性 ①各向同性 ②介稳性 ③无固定熔点 由熔融态转变为玻璃态是渐变的 ④由熔融态向玻璃态转化时，物理化学性质随速度连续变化 4.有关玻璃结构的学说 ①晶子假说 ②无规则假说 二.粘滞流动模型 1.绝对速度理论模型

dv du 根据牛顿定律, n“Mp红m/马32 可以认为A=41=2=23 XI' 式中E——没有剪应力时势垒高度 1—频率,即每秒越过势垒的次数 K——波尔兹曼常数 T——绝对温度 为流动体积,与分子体积大小相当 般实验条件下,τ很小,W也很小,所以,715%),形成BO3],使结构疏松,粘度降低 如炼钢中加CaF2(莹石),主要利用F-,降低粘度。 在硅酸盐中,F取代O2,破坏网络结构,降低了粘度

根据牛顿定律， ，得 可以认为 ，则 式中 E —— 没有剪应力时势垒高度 —— 频率，即每秒越过势垒的次数 K —— 波尔兹曼常数 T —— 绝对温度 为流动体积，与分子体积大小相当 一般实验条件下， 很小， 也很小，所以， 可以近似认为， 上式则变为： 2.自由体积理论模型 hard-core volume ——流动性 A . q——常数，因 ，故 三.无机氧化物熔融体结构 1.网络形成离子 半径小、电荷高的离子（Si4+、B 3+、P 3+）以该离子为核心，周围结合氧 2.网络修饰离子 虽不能独立形成网络，但能和Si置换，并不明改变网络的结构，如Al3+ 3.网络改变离子 K+、Na+、Li+、Ca2+对熔体的粘度影响很大，可以断开网络，降低粘度 四.影响熔体粘度的因数 1.温度 2、组成 ①O/Si比 O/Si比不同，硅酸盐结构不同 ②增加网络改变离子，粒度降低 ③修饰离子 加Al3+，结构变得更紧密，粘度增大 ④B2O3 加入量少，形成[BO4 ]起修饰作用，粘度增 加入量多（﹥15%），形成[BO3 ]，使结构疏松，粘度降低 如炼钢中加CaF2（莹石），主要利用F-，降低粘度。 在硅酸盐中，F -取代O2-，破坏网络结构，降低了粘度