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玻璃密度與哪些因素有關(guān)系

2014-09-24 來(lái)源:好玻璃網(wǎng)

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中玻網(wǎng)玻璃密度:
  
  玻璃密度表示玻璃單位體積的質(zhì)量,與其摩爾體積成反比,所以它主要決定于構(gòu)成玻璃的原子的質(zhì)量,也與原子的堆積緊密程度、配位數(shù)有關(guān),是表征玻璃結(jié)構(gòu)的一個(gè)標(biāo)志。
  
  玻璃密度的測(cè)量方法:
  
  目前測(cè)定玻璃密度的方法有比重瓶法、阿基米德法、懸浮法等。為了快速測(cè)定玻璃的密度,在工業(yè)上一般應(yīng)用懸浮法。這種方法是選擇兩種具有不同密度的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系試液(如p一溴代萘、四溴乙炔等)進(jìn)行配比,將玻璃樣品懸浮在混合試液上部,隨著溫度的變化,試液的密度作相應(yīng)的變化。當(dāng)試液的密度與玻璃試樣一致時(shí),玻璃開(kāi)始下沉,根據(jù)下沉速度和試液的溫度系數(shù),就可測(cè)出玻璃的密度。這種方法簡(jiǎn)易快速,已廣泛作為控制玻璃生產(chǎn)和玻璃組成恒定性的有效手段。
  
  玻璃密度與溫度關(guān)系:
  
  隨著溫度的升高,玻璃密度下降,而比容(即密度倒數(shù))就會(huì)相應(yīng)地增高。對(duì)于一般的工業(yè)玻璃,當(dāng)溫度從室溫升高至1300"C時(shí),密度下降約6%~12%。在彈性變形范圍內(nèi)密度的下降與玻璃的熱膨脹系數(shù)有關(guān)。
  
  玻璃密度與壓力的關(guān)系:
  
  玻璃承受高壓甚至非常高壓后,性質(zhì)和結(jié)構(gòu)都有變化,大部分玻璃在承受1GPa壓力后,具有完善的塑性,如果承受更高的壓力,例如10~20GPa,可能使玻璃密度改變。這是由于加高壓后中玻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的容積減少,使玻璃的密度加大。例如石英玻璃在承受20GPa壓力后密度可從2.229/cm3增至2.619/cm3,除去壓力后,此密度的增高可在室溫下好地保存下來(lái),但加熱至幾百度,密度又逐漸趨向于降低,宜至回復(fù)到原來(lái)的密度值。
  
  密度變化的幅度與加壓的方法、玻璃的組成、壓力的大小和加壓的時(shí)間有關(guān),在高壓下,不同的玻璃組成其密度有很大差別,對(duì)于這個(gè)問(wèn)題正在進(jìn)行大量的研究。一般認(rèn)為,含網(wǎng)絡(luò)形成離子多的玻璃具有非常大的空隙,因而在加壓下密度增加非常大。但是含網(wǎng)絡(luò)外離子多的玻璃,由于它們已填充著網(wǎng)絡(luò)空隙,因此加壓下密度變化很小。從玻璃在不同壓力下的折射率變化可以看出密度的變化。一般說(shuō)來(lái),加壓時(shí)折射率增加,玻璃的密度也增加。
  
  玻璃密度與熱歷史的關(guān)系:
  
  在退火溫度范圍內(nèi),玻璃的密度與退火溫度、保溫時(shí)間、降溫速度呈現(xiàn)比較復(fù)雜的關(guān)系,可以指出如下規(guī)律:
  
  (1)玻璃從高溫狀態(tài)冷卻時(shí),淬火(急冷)玻璃比退火(緩冷)玻璃的密度低;
  
  (2)在一定退火溫度下,保溫一定時(shí)間后,玻璃的密度趨向平衡,而淬火玻璃處于非常大的不平衡狀態(tài);
  
  (3)冷卻速度愈快,偏離平衡密度的溫度愈高,其瓦溫度也愈高。
  
  在生產(chǎn)上,一個(gè)玻璃制品由于冷卻速度不同,可在密度上明顯地反映出來(lái)。玻璃析晶是一個(gè)結(jié)構(gòu)有序化過(guò)程,因此玻璃在析晶后密度是增加的。玻璃晶化(包括微晶化)后密度的大小主要決定于析出晶相類(lèi)型。
  
  例如在LizO—A1203-SiOz系玻璃中,在500℃前處理,由于未發(fā)生晶化,其密度值不變;在530~700℃處理5~24h,由于玻璃中析出偏硅酸鋰晶體,使密度值從2.3649/cm3增加到2.389/cm3;進(jìn)一步提高熱處理溫度到800"C,密度又升高到2.449/cm3,比基礎(chǔ)玻璃提高3.2%。這是在殘余玻璃相中生成盧一鋰霞石型的固熔體所致。所以根據(jù)各種熱處理?xiàng)l件下密度的變化,可以控制析出不同的晶相以制取具有不同物理性質(zhì)的微晶玻璃
  
  玻璃密度是一個(gè)比較敏感的性質(zhì),只要成分上發(fā)生微小的變化,密度就會(huì)立即反映出來(lái),可以利用密度變化控制工藝生產(chǎn)。例如,砂子的含水量容易變化,如在3%~10%內(nèi)波動(dòng)可導(dǎo)致玻璃密度產(chǎn)生100×10—4g/cm3。的變化。配料稱量不準(zhǔn),料方計(jì)算錯(cuò)誤,原料成分改變,錯(cuò)用他種熟料,料倉(cāng)存在漏洞,配合料在輸送過(guò)程中分層及其他意外因素等,都可能引起密度的變化。

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