Grunnþekking á gleri

Uppbygging glers

Eðlisefnafræðilegir eiginleikar glers ráðast ekki aðeins af efnasamsetningu þess heldur einnig nátengdir uppbyggingu þess. Aðeins með því að skilja innra sambandið milli uppbyggingar, samsetningar, uppbyggingar og frammistöðu glers, er hægt að búa til glerefni eða vörur með fyrirfram ákveðnum eðlisefnafræðilegum eiginleikum með því að breyta efnasamsetningu, varmasögu eða nota nokkrar eðlisfræðilegar og efnafræðilegar meðferðaraðferðir.

Einkenni glers

Gler er grein af myndlausu föstu efni, sem er myndlaust efni með fasta vélræna eiginleika. Það er oft kallað „ofurkældur vökvi“. Í náttúrunni eru tvö ástand fast efnis: gott ástand og ekki gott ástand. Svokallað óframleiðandi ástand er ástand föstu efnis sem fæst með mismunandi aðferðum og einkennist af skipulagsröskun. Glerríkt ástand er eins konar óstöðluð fast efni. Atómin í gleri eru ekki með langdræga röðun í geimnum eins og kristal, en þau eru svipuð vökva og hafa skammdræga röðun. Gler getur haldið ákveðinni lögun eins og fast efni, en ekki eins og vökvi sem flæðir undir eigin þyngd. Glerkennd efni hafa eftirfarandi megineinkenni.

(1) Fyrirkomulag agna af samsætu glerkenndu efni er óreglulegt og tölfræðilega einsleitt. Þess vegna, þegar það er engin innri streita í glerinu, eru eðlisfræðilegir og efnafræðilegir eiginleikar þess (svo sem hörku, teygjustuðull, varmaþenslustuðull, hitaleiðni, brotstuðull, leiðni osfrv.) þeir sömu í allar áttir. Hins vegar, þegar það er streita í glerinu, verður einsleitni byggingarinnar eytt og glerið mun sýna anisotropy, svo sem augljós ljósleiðarmunur.

(2) Metstöðugleiki

Ástæðan fyrir því að glerið er í metstöðugleika er að glerið fæst með hraðri kælingu bræðslunnar. Vegna mikillar aukningar á seigju meðan á kæliferlinu stendur, hafa agnirnar ekki tíma til að mynda reglulega uppröðun kristalla og innri orka kerfisins er ekki á lægsta gildi, heldur í metstöðugleika; Hins vegar, þó að glerið sé í hærra orkuástandi, getur það ekki sjálfkrafa umbreytt í vöruna vegna mikillar seigju við stofuhita; Aðeins við ákveðnar ytri aðstæður, það er að segja, við verðum að sigrast á hugsanlegri hindrun efnis frá glerkenndu ástandi til kristallaðs ástands, er hægt að aðskilja glerið. Þess vegna, frá sjónarhóli varmafræðinnar, er glerástandið óstöðugt, en frá sjónarhóli hreyfifræðinnar er það stöðugt. Þó að það hafi tilhneigingu til að losa sjálft um hita sem umbreytist í kristal með lítilli innri orku, eru líkurnar á því að umbreytast í kristalástand mjög litlar við stofuhita, þannig að glerið er í metstöðugu ástandi.

(3) Ekkert fast bræðslumark

Umbreyting glerkennds efnis úr föstu efni í vökva fer fram á ákveðnu hitastigi (umbreytingshitasvið), sem er frábrugðið kristallað efni og hefur ekkert fast bræðslumark. Þegar efni er umbreytt úr bræðslu í fast efni, ef það er kristöllunarferli, myndast nýir fasar í kerfinu og kristöllunarhitastig, eiginleikar og margir aðrir þættir breytast snögglega.

Þegar hitastigið lækkar eykst seigja bræðslunnar og loks myndast fasta glerið. Storknunarferlinu er lokið á breiðu hitastigi og engir nýir kristallar myndast. Hitastig breytinga frá bræðslu yfir í fast gler fer eftir efnasamsetningu glers, sem venjulega sveiflast í tugum til hundruða gráður, þannig að gler hefur ekkert fast bræðslumark, heldur aðeins mýkjandi hitastig. Á þessu sviði umbreytist gler smám saman úr viscoplastic í viscoelastic. Smám saman breytingaferli þessarar eignar er undirstaða glers með góða vinnsluhæfni.

(4) Samfella og afturkræf eignabreytinga

Eiginleikabreytingarferli glerkennds efnis frá bráðnunarástandi í fast ástand er samfellt og afturkræft, þar sem er hluti hitastigssvæðis sem er plast, kallað „umbreyting“ eða „óeðlilegt“ svæði, þar sem eiginleikarnir hafa sérstakar breytingar.

Þegar um er að ræða kristöllun breytast eiginleikarnir eins og sýnt er á ferlinum ABCD, t. Það er bræðslumark efnisins. Þegar glerið er myndað með ofurkælingu breytist ferlið eins og sýnt er á abkfe ferilnum. T er hitastig glerbreytinga, t er mýkingarhitastig glersins. Fyrir oxíðgler er seigja sem samsvarar þessum tveimur gildum um 101pa · s og 1005p · s.

Byggingarkenning um glerbrot

„Glerbygging“ vísar til rúmfræðilegrar uppsetningar jóna eða atóma í geimnum og byggingarinnar sem þau mynda í gleri. Rannsóknir á uppbyggingu glers hafa sýnt vandvirkni og visku margra glervísindamanna. Fyrsta tilraunin til að útskýra kjarna glers er g. ofurkældur vökvitilgáta tamman, sem heldur því fram að gler sé ofkældur vökvi, Ferlið við að gler storknar úr bráðnun í fast efni er aðeins eðlisfræðilegt ferli, það er að segja með lækkun hitastigs nálgast glersameindir smám saman vegna minnkunar á hreyfiorku , og víxlverkunarkrafturinn eykst smám saman, sem gerir það að verkum að glerið eykst og myndar að lokum þétt og óreglulegt fast efni. Margir hafa unnið mikið starf. Áhrifamestu tilgáturnar um nútíma glerbyggingu eru: vörukenning, handahófskenningarkenning, hlaupkenning, fimm horn samhverfukenning, fjölliðakenning og svo framvegis. Meðal þeirra er besta túlkunin á gleri kenningin um vöru og tilviljunarkennd.

Kristalfræði

Randell l setti fram kristalskenninguna um byggingu glers árið 1930, vegna þess að geislunarmynstur sumra glösa er svipað og kristalla af sömu samsetningu. Hann hélt að gler væri samsett úr örkristölluðu og myndlausu efni. Örvaran hefur reglulegt atómskipulag og augljós mörk við myndlaust efni. Stærð örvara er 1,0 ~ 1,5nm og innihald hennar er meira en 80%. Stefna örkristallaðs er röskuð. Við rannsókn á glæðingu sílíkatljósglers fann Lebedev að skyndileg breyting varð á brotavísitölu glers með hitastigi við 520 ℃. Hann útskýrði þetta fyrirbæri sem einsleita breytingu á kvarsi „örkristölluðu“ í gleri við 520 ℃. Lebedev taldi að gler væri samsett úr fjölmörgum „kristöllum“ sem eru ólíkir örkristalluðum. Umskiptin úr „kristal“ yfir í myndlaust svæði er lokið skref fyrir skref og það eru engin augljós mörk á milli þeirra.