第四章 粘滞流动
Chapter4  viscous flow of material
一、粘度的概念

                  

         单位Pa·S1Pa·S=10

粘度是指单位接触面积,单位速度梯度下两层液体间的摩擦力。流动度

.与玻璃相关的概念

1.定义

玻璃一般是指从液体凝固下来,结构上与液体连续的非晶态固体(现在还包括气相沉淀、水解法、高能射线辐射法、冲击波法、溅 射法等非熔融法得到的玻璃态)

2.玻璃的转变温度

文本框: 比体积V

玻璃的温度转变范围

比体积:单位质量的体积

 

 

ABCD表示有熔体变为晶体过程

ABEM表示由熔体变为玻璃体

玻璃的转变温度,与冷却速度有关

相当于  1012-1013Pa·S

 相当于  107.6Pa·S

   反常温度区间

  为软化温度

3.玻璃通性

  ①各向同性

  ②介稳性

  ③无固定熔点  由熔融态转变为玻璃态是渐变的

  ④由熔融态向玻璃态转化时,物理化学性质随速度连续变化

4.有关玻璃结构的学说

  ①晶子假说

  ②无规则假说

.粘滞流动模型

1.绝对速度理论模型

根据牛顿定律, ,得

可以认为             ,则

式中 E —— 没有剪应力时势垒高度

     —— 频率,即每秒越过势垒的次数

     K —— 波尔兹曼常数

     T —— 绝对温度

       为流动体积,与分子体积大小相当

一般实验条件下, 很小,  也很小,所以,可以近似认为,

上式则变为:

2.自由体积理论模型

hard-core volume

        ——流动性

A . q——常数,因,故

.无机氧化物熔融体结构

1.网络形成离子

半径小、电荷高的离子(Si4+B3+P3+)以该离子为核心,周围结合氧

2.网络修饰离子

虽不能独立形成网络,但能和Si置换,并不明改变网络的结构,如Al3+

3.网络改变离子

K+Na+Li+Ca2+对熔体的粘度影响很大,可以断开网络,降低粘度

.影响熔体粘度的因数

1.温度

2、组成

O/Si  O/Si比不同,硅酸盐结构不同

   ②增加网络改变离子,粒度降低

③修饰离子    Al3+,结构变得更紧密,粘度增大

B2O3 

 加入量少,形成[BO4]起修饰作用,粘度增

 加入量多(﹥15%),形成[BO3],使结构疏松,粘度降低

如炼钢中加CaF2(莹石),主要利用F-,降低粘度。

在硅酸盐中,F-取代O2-,破坏网络结构,降低了粘度