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玻璃的弹性模量与温度和热处理的关系
 发布时间:2013年03月21日 浏览:7115
 大多数硅酸盐玻璃的弹性模量随温度的上升而下降,这是由于离子间距离增大,相互作用里降低所致,此外高温时质点热运动的增加也是造成弹性模量E降低的原因之一。

但是,对于石英玻璃、高硅氧玻璃和派来克斯玻璃等,由于他们的膨胀系数很小,当温度升高时,其弹性模量反而增加。

这个反常现象是由于膨胀系数很小,当温度升高时,离子间距增大而造成相互作用里减弱,导致弹性模量E下降的原因已不复存在。相反由于温度的升高,引起玻璃内部结构的重组,使较弱结和的结构基团,转化为较强结合的结构基团这一因素其作用。对于硼硅酸盐玻璃的弹性模量E,不论是淬火的还是退火的,都随温度升高而增大。只有在按近Tg温度时,退火玻璃的弹性模量与淬火玻璃的工艺不同而有所不同。

由于弹性模量随温度的升高而减小,而快速冷却的淬火玻璃基本冻结了高温状态的疏松结构,因此比同组成的退火玻璃具有较小的弹性模量,一般低2%~7%,具有降低的幅度与淬火程度、玻璃的成分有关。玻璃纤维的弹性模量要比同成分的退火玻璃低,这是由于玻璃纤维是在几十分之一秒的瞬间内凝固而成的。例如块状玻璃的弹性模量E8.04×104Mpa,而同成分的玻璃纤维E仅为7.744×104Mpa.但玻璃纤维只要在300~350℃热处理若干时间后,再冷却至室温,其弹性模量就能与块状玻璃相同。

玻璃在微晶化后,弹性模量是增高的,对不同成分的Li2O-K2O-Al2O3-SiO2系统玻璃,以Au为成核剂诱导析晶后,其弹性模量普遍增加。其增加值随成分不同可达10%左右,当Al2O3含量为7%(质量分数)时,出现最高值。微晶化后弹性模量的增高幅度,主要取决于主晶相的种类和性质。在上述系统中,当Al2O3含量为3%~11%(质量分数)时,微晶化后析出的主晶相可能是二硅酸锂、偏硅酸锂与β-锂霞石。


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