微晶玻璃第三章

1 3 结构 众所周知，微晶玻璃是由晶相和玻璃相组成的。晶相是多晶结构，晶粒细小，比一般结晶材料的晶体要小得多，一般为 0 .1～0.5μm，晶体在微晶玻璃中为空间取向分布。在晶体之间残留的玻璃相，玻璃相把数量巨大、粒度细微的晶体结合起来。在晶体含量方面可以从不含晶体的玻璃，逐渐变化到含有 90％以上微晶的多晶体。而玻璃相的数量可以从 5％变化到 50％以上。晶化后残余玻璃相是很稳定的，在一般条件下不会析晶。因此，微晶玻璃是晶体和玻璃体的复合材料，其性能由两者的性质及数量比例决定。 由于微晶玻璃的结构来源于原始玻璃的组成、结构、分相、析晶以及玻璃熔体的成核和晶体生长过程，因此，本章首先从玻璃的基础知识开始讨论。 3.1玻璃的定义、通性与结构 3.1.1玻璃的定义 3.1.1.1 广义上的定义 玻璃是呈现玻璃转变现象的非晶态固体。所谓玻璃转变现象是指当物质由固体加热或由熔体冷却时，在相当于晶态物质熔点绝对温度的 1/2～2/3温度附近出现热膨胀、比热容等性能的突变，这一温度称为玻璃转变温度。 3.1.1.2 狭义上的定义 玻璃是一种在凝固时基本不结晶的无机熔融物，即通常所说的无机玻璃，最常见的为硅酸盐玻璃。 3.1.2玻璃的通性 3.1.2.1各向同性 硅酸盐熔体内形成的是相当大的、形状不规则的近程有序、远程无序的离子聚合结构，玻璃态结构类似于硅酸盐熔体结构。因此，玻璃和非晶态的原子排列都是近程有序、远程无序的，结构单元不像晶体那样按定向排列，它们在本质上呈各向同性，例如玻璃态物质各方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、折射率、导电率等都是相同的。因此，玻璃的各向同性是统计均质结构的外在表现。 3.1.2.2介稳性 玻璃在熔体冷却过程中，黏度急剧增大，质点来不及作有规则排列，释放能量较结晶潜热（凝固热）小，因此，玻璃态物质比相应的结晶态物质含有较大的能量。玻璃不是处于能量最低的稳定状态，而是处于能量的介稳状态，如图3－1所示。 3.1.2.3无固定熔点 玻璃态物质由固体转变为液体是在一定的温度范围（软化温度范围）内进行的，不同于结晶态物质，它没有固定的熔点。 3.1.2.4 性质变化的连续性与可逆性 玻璃态物质从熔融状态冷却或加热过程中，其物理化学性质产生逐渐和连续的变化，而且是可逆的。图3－2示出典型玻璃形成物葡萄糖的液体、晶体、玻璃体的比容、热膨胀系数、热焓、比热等热力学性质随温度的变化。从曲线可知，熔体冷却为晶体时整个曲线在 Tm熔点出现不连...