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玻璃密度與哪些因素有關系

來源:好玻璃網 2014/9/24 8:35:16

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中玻網玻璃密度:
  
  玻璃密度表示玻璃單位體積的質量,與其摩爾體積成反比,所以它主要決定于構成玻璃的原子的質量,也與原子的堆積緊密程度、配位數有關,是表征玻璃結構的一個標志。
  
  玻璃密度的測量方法:
  
  目前測定玻璃密度的方法有比重瓶法、阿基米德法、懸浮法等。為了快速測定玻璃的密度,在工業上一般應用懸浮法。這種方法是選擇兩種具有不同密度的農業生產體系試液(如p一溴代萘、四溴乙炔等)進行配比,將玻璃樣品懸浮在混合試液上部,隨著溫度的變化,試液的密度作相應的變化。當試液的密度與玻璃試樣一致時,玻璃開始下沉,根據下沉速度和試液的溫度系數,就可測出玻璃的密度。這種方法簡易快速,已廣泛作為控制玻璃生產和玻璃組成恒定性的有效手段。
  
  玻璃密度與溫度關系:
  
  隨著溫度的升高,玻璃密度下降,而比容(即密度倒數)就會相應地增高。對于一般的工業玻璃,當溫度從室溫升高至1300"C時,密度下降約6%~12%。在彈性變形范圍內密度的下降與玻璃的熱膨脹系數有關。
  
  玻璃密度與壓力的關系:
  
  玻璃承受高壓甚至非常高壓后,性質和結構都有變化,大部分玻璃在承受1GPa壓力后,具有完善的塑性,如果承受更高的壓力,例如10~20GPa,可能使玻璃密度改變。這是由于加高壓后中玻網絡結構的容積減少,使玻璃的密度加大。例如石英玻璃在承受20GPa壓力后密度可從2.229/cm3增至2.619/cm3,除去壓力后,此密度的增高可在室溫下好地保存下來,但加熱至幾百度,密度又逐漸趨向于降低,宜至回復到原來的密度值。
  
  密度變化的幅度與加壓的方法、玻璃的組成、壓力的大小和加壓的時間有關,在高壓下,不同的玻璃組成其密度有很大差別,對于這個問題正在進行大量的研究。一般認為,含網絡形成離子多的玻璃具有非常大的空隙,因而在加壓下密度增加非常大。但是含網絡外離子多的玻璃,由于它們已填充著網絡空隙,因此加壓下密度變化很小。從玻璃在不同壓力下的折射率變化可以看出密度的變化。一般說來,加壓時折射率增加,玻璃的密度也增加。
  
  玻璃密度與熱歷史的關系:
  
  在退火溫度范圍內,玻璃的密度與退火溫度、保溫時間、降溫速度呈現比較復雜的關系,可以指出如下規律:
  
  (1)玻璃從高溫狀態冷卻時,淬火(急冷)玻璃比退火(緩冷)玻璃的密度低;
  
  (2)在一定退火溫度下,保溫一定時間后,玻璃的密度趨向平衡,而淬火玻璃處于非常大的不平衡狀態;
  
  (3)冷卻速度愈快,偏離平衡密度的溫度愈高,其瓦溫度也愈高。
  
  在生產上,一個玻璃制品由于冷卻速度不同,可在密度上明顯地反映出來。玻璃析晶是一個結構有序化過程,因此玻璃在析晶后密度是增加的。玻璃晶化(包括微晶化)后密度的大小主要決定于析出晶相類型。
  
  例如在LizO—A1203-SiOz系玻璃中,在500℃前處理,由于未發生晶化,其密度值不變;在530~700℃處理5~24h,由于玻璃中析出偏硅酸鋰晶體,使密度值從2.3649/cm3增加到2.389/cm3;進一步提高熱處理溫度到800"C,密度又升高到2.449/cm3,比基礎玻璃提高3.2%。這是在殘余玻璃相中生成盧一鋰霞石型的固熔體所致。所以根據各種熱處理條件下密度的變化,可以控制析出不同的晶相以制取具有不同物理性質的微晶玻璃
  
  玻璃密度是一個比較敏感的性質,只要成分上發生微小的變化,密度就會立即反映出來,可以利用密度變化控制工藝生產。例如,砂子的含水量容易變化,如在3%~10%內波動可導致玻璃密度產生100×10—4g/cm3。的變化。配料稱量不準,料方計算錯誤,原料成分改變,錯用他種熟料,料倉存在漏洞,配合料在輸送過程中分層及其他意外因素等,都可能引起密度的變化。

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