玻璃论文 结构 组成 性能.doc

玻璃的组成、结构和性能姓名：郑朝阳 班级:材料化学12-02班学号：311213020233引言:在自然界的固体物质中存在着晶态和非晶态两种状态。有人把“非晶态”“玻璃态”看作是同义词，也有人将它们加以区别。我国的技术词典中把“玻璃态”定义为“从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态”，习惯上常称玻璃为“过冷的液体”，“非晶态”作为更广义的名词，包括用其它方法获得的以结构无序为主要特征的固体物质状态。关键词：玻璃 组成 结构 性能正文：各种“玻璃”的成分 （1）普通玻璃（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2OCaO6SiO2） （2）石英玻璃（以纯净的石英为主要原料制成的玻璃，成分仅为SiO2） （3）钢化玻璃（与普通玻璃成分相同） （4）钾玻璃（K2O、CaO、SiO2） （5）硼酸盐玻璃（SiO2、B2O3） （6）有色玻璃在（普通玻璃制造过程中加入一些金属氧化物。Cu2O红色；CuO蓝绿色；CdO浅黄色；CO2O3蓝色；Ni2O3墨绿色；MnO2紫色；胶体Au红色；胶体Ag黄色） （7）变色玻璃（用稀土元素的氧化物作为着色剂的高级有色玻璃） （8）光学玻璃（在普通的硼硅酸盐玻璃原料中加入少量对光敏感的物质，如AgCl、AgBr等，再加入极少量的敏化剂，如CuO等，使玻璃对光线变得更加敏感） （9）彩虹玻璃（在普通玻璃原料中加入大量氟化物、少量的敏化剂和溴化物制成） （10）防护玻璃（在普通玻璃制造过程加入适当辅助料，使其具有防止强光、强热或辐射线透过而保护人身安全的功能。如灰色重铬酸盐，氧化铁吸收紫外线和部分可见光；蓝绿色氧化镍、氧化亚铁吸收红外线和部分可见光；铅玻璃氧化铅吸收X射线和r射线；暗蓝色重铬酸盐、氧化亚铁、氧化铁吸收紫外线、红外线和大部分可见光；加入氧化镉和氧化硼吸收中子流。 （11）微晶玻璃（又叫结晶玻璃或玻璃陶瓷，是在普通玻璃中加入金、银、铜等晶核制成，代替不锈钢和宝石，作雷达罩和导弹头等）。 （12）玻璃纤维（由熔融玻璃拉成或吹成的直径为几微米至几千微米的纤维，成分与玻璃相同） （13）玻璃丝（即长玻璃纤维）玻璃的组成第一大学说：晶子学说基本观点:玻璃由无数晶子组成。 晶体有晶格畸变，晶子到无定型介质是渐变学说重点：玻璃的有序性，不均匀性和不连续性第二大学说:无规则网络学说基本观点：硅氧四面体。 玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三维空间网络组成，但其排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复。玻璃的性质：1高硬度，抗压强度比抗拉强度高数倍。常温下玻璃有许多优异的力学性能：高的抗压强度、好的弹性、高的硬度，莫氏硬度在56之间，用一般的金属刻化玻璃很难留下痕迹，切割玻璃要用硬度极高的金刚石。玻璃与常用建筑材料的强度比较如下：2玻璃没有屈服强度。玻璃的应力应变拉伸曲线与钢和塑料是不同的，钢和塑料的拉伸应力在没有超过比例极限以前，应力与应变呈线性直线关系，超过弹性极限并小于强度极限，应变增加很快，而应力几乎没有增加，超过屈服极限以后，应力随应变非线性增加，直至钢材断裂。玻璃是典型的脆性材料，其应力应变关系呈线性关系直至破坏，没有屈服极限，与其它建筑材料不同的是：玻璃在它的应力峰值区，不能产生屈服而重新分布，一旦强度超过则立即发生破坏。3造成玻璃強度減弱的原因玻璃的理论断裂强度远大于实际强度。玻璃的理论断裂强度就是玻璃材料断裂强度在理论上可能达到的最高值，计算玻璃理论断裂强度应该从原子间结合力入手，因为只有克服了原子间的结合力，玻璃才有可能发生断裂。Kelly在1973年的研究表明理想的玻璃理论断裂强度一般处于材料弹性模量的1/101/20之间，大约为0.7104MPa，远大于实际强度，在实际材料中，只有少量的经过精心制作极细的玻璃纤维的断裂强度，能够达到或者接近这一理论的计算结果。断裂强度的理论值和建筑玻璃的实际值之间存在的悬殊的差异，造成玻璃強度減弱的原因是因为玻璃在制造过程中不可避免的在表面产生很多肉眼看不见的裂纹，深度约5m，宽度只有0.01到0.02m，每mm2面积有几百条，又称格里菲思裂纹,见图二十一、图二十二。至使断裂强度的理论值远大于实际值。1913年Inglis提出应力集中理论，指出截面的急剧变化和裂纹缺陷附近的区域将产生显著的应力集中效应，即这些区域中的最大拉应力要比平均拉应力大或者大很多。对于韧性材料，当最大拉应力超过屈服强度之后，由于材料的屈服效应使应力的分布愈来愈均匀，应力集中效应下降；对玻璃这样的脆性材料，高度的应力集中效应保持到断裂时为止，所以对玻璃结构除了要考虑应力集中效应之外，还要考虑断裂韧性。玻璃断裂的特点：(1)断裂强度大小不一，离散度很大。(2)由于拉应力作用，断裂一般起源于玻璃表面。(3)玻璃断裂强度与裂纹深度有直接关系。(4)断裂强度与荷载的持续时间有一定的关系。结语： 尽管玻璃可以看成是原子或者离子的聚合体，但原子和离子并不是毫无规则地组合在一起的，而是在结构化学等结构规律制约的前提下，根据离子电价和大小等特性，彼此以一定方式组合起来的。当外来因素如光、热、电、机械力和化学介质等作用于玻璃时，玻璃就会做出一