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玻璃的彈性模量與溫度和熱處理的關(guān)系
 發(fā)布時(shí)間:2013年03月21日 瀏覽:7264
 大多數(shù)硅酸鹽玻璃的彈性模量隨溫度的上升而下降,這是由于離子間距離增大,相互作用里降低所致,此外高溫時(shí)質(zhì)點(diǎn)熱運(yùn)動(dòng)的增加也是造成彈性模量E降低的原因之一。

但是,對(duì)于石英玻璃、高硅氧玻璃和派來(lái)克斯玻璃等,由于他們的膨脹系數(shù)很小,當(dāng)溫度升高時(shí),其彈性模量反而增加。

這個(gè)反常現(xiàn)象是由于膨脹系數(shù)很小,當(dāng)溫度升高時(shí),離子間距增大而造成相互作用里減弱,導(dǎo)致彈性模量E下降的原因已不復(fù)存在。相反由于溫度的升高,引起玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重組,使較弱結(jié)和的結(jié)構(gòu)基團(tuán),轉(zhuǎn)化為較強(qiáng)結(jié)合的結(jié)構(gòu)基團(tuán)這一因素其作用。對(duì)于硼硅酸鹽玻璃的彈性模量E,不論是淬火的還是退火的,都隨溫度升高而增大。只有在按近Tg溫度時(shí),退火玻璃的彈性模量與淬火玻璃的工藝不同而有所不同。

由于彈性模量隨溫度的升高而減小,而快速冷卻的淬火玻璃基本凍結(jié)了高溫狀態(tài)的疏松結(jié)構(gòu),因此比同組成的退火玻璃具有較小的彈性模量,一般低2%~7%,具有降低的幅度與淬火程度、玻璃的成分有關(guān)。玻璃纖維的彈性模量要比同成分的退火玻璃低,這是由于玻璃纖維是在幾十分之一秒的瞬間內(nèi)凝固而成的。例如塊狀玻璃的彈性模量E8.04×104Mpa,而同成分的玻璃纖維E僅為7.744×104Mpa.但玻璃纖維只要在300~350℃熱處理若干時(shí)間后,再冷卻至室溫,其彈性模量就能與塊狀玻璃相同。

玻璃在微晶化后,彈性模量是增高的,對(duì)不同成分的Li2O-K2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃,以Au為成核劑誘導(dǎo)析晶后,其彈性模量普遍增加。其增加值隨成分不同可達(dá)10%左右,當(dāng)Al2O3含量為7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),出現(xiàn)最高值。微晶化后彈性模量的增高幅度,主要取決于主晶相的種類和性質(zhì)。在上述系統(tǒng)中,當(dāng)Al2O3含量為3%~11%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí),微晶化后析出的主晶相可能是二硅酸鋰、偏硅酸鋰與β-鋰霞石。


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