武汉理工大学材料科学基础各章节例题及答案

【解】正硅酸铅PbSiO3的相对分子质量为GM=207.2+28+16×3=283.2

在1cm3中PbSiO3的个数为: 个/cm3

在PbSiO3玻璃中氧的密度为: g/cm3

同样求得石英玻璃中SiO2的个数n2和氧的密度为ρ 2:

个/cm3, g/cm3

显然ρ 1>ρ 2,即PbSiO3玻璃中氧的密度高于石英玻璃SiO2中氧的密度。因而 PbSiO3玻璃中Pb2+作为网络改变离子而统计均匀分布在Si-O形成的网络骨架空隙中。

【例4-4】一种玻璃的组成为80wt%SiO2和20wt%Na2O,试计算其非桥氧百分数?

【解】将玻璃组成由质量百分比换算成摩尔百分比,如下表所示:

SiO2 Na2O

wt% 80 20 mol数 1.33 0.32 mol% 80.6 19.4 ,

非桥氧%=

【例4-5】 有两种不同配比的玻璃,其组成如下,请用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下

粘度的大小?

Na2Owt% 10 20 Al2O3wt% 20 10 SiO2wt% 70 70 序号 1 2 【解】 将玻璃组成由质量百分比换算成摩尔百分比,如下表所示:

wt% 10 20 mol% 10.6 20.4 wt% 20 10 ,

mol% 12.9 6.2 wt% 70 70 mol% 76.5 73.4 1 2 2.72 3.66 对1#玻璃:

Al3+被视为网络改变离子,

对2#玻璃: , Al3+作为网络形成离子,

即:1#玻璃Y1<玻璃Y2,

在高温下1#粘度<2#粘度。

【例4-6】在组成为16Na2O.xB2O3.(84-x)SiO2的熔体中,当x<15时,增加B2O3的含量使粘度升高,当x>15时,增加B2O3,则反而会使粘度降低,为什么?

【解】当x=0时,组成为16Na 2O. 84SiO2

∵R=

=2.19

∴x=2 R-Z=2×2.19-4=0.38(平均非桥氧数)

结构中的每个[SiO4]中有0.38个非桥氧,存在部分断网。

当 (a) x<15mol%时,>1,游离氧充足 引入的B3+处于[BO4]中,加入到

[SiO4]中,网络起连网作用,聚合程度增加,粘

度增加。

(b) x=15mol%时(∵考虑到Na2O的挥发,一般为=1)

结构最紧密,粘度最大。

(c)x>15mol%时, <1,游离氧不足

则:[BO4] [BO3],结构致密度降低,粘度降低。

即:由于B3+配位数变化,造成粘度曲线上出现转折,这称为硼反常现象。

【例4-7】试述玻璃的通性

【解】(1)各向同性;

(2) 介稳性;

(3) 由熔融态转变为固体玻璃的过程是渐变的、连续的、可逆的,在一定的

温度范围内完成,无固定熔点,其物理化学性质的变化也是渐变的、连续的、可逆的;

(4) 玻璃的成份在一定范围内可以连续变化,与此相应的性质也随之发生连

续变化,因此带来了玻璃性质的加和性。

加和性法则:玻璃的性质随成分含量加和性的变化,即成分含量越高,对玻璃 性质的影响贡献越大。【例4-8】述“无规则网络学说”与“晶子学说”两大玻璃结构理论的要点,并比较两种学

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