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研究报告:视镜玻璃的密度与成分的关系
 发布时间:2013年05月21日 浏览:


视镜玻璃密度与成分关系十分密切,在各种实用玻璃中,各种视镜玻璃的密度的差别是很大的。例如石英玻璃密度最小,仅为2.21g/cm3,而含有大量PbO 的重火石玻璃可达6.5g/cm3,某些防辐射玻璃的密度可达8g/cm3,普通钠钙硅玻璃的密度为2.5g/cm3 左右。好的质质的视镜玻璃往往具有较低的密度,这样生产出来的视镜玻璃具有高温高压的特点。

一般单组分视镜玻璃的密度最小。例如硼氧视镜玻璃(B2O3)为1.833g/cm3,磷氧视镜玻璃(P2O5)为2.737g/cm3,它们单纯由网络生成体构成,当添加网络外体时,密度就增大。因为这些网络外体离子在不太改变网络大小的情况下,增加了存在的原子数,此时网络外离子对密度增加的作用大于网络断裂、膨胀及体积增加而导致密度下降的影响。视镜玻璃

 

视镜玻璃中在硅酸盐、硼酸盐及磷酸盐的玻璃中引入R2O 和RO 氧化物时,一般随着它们离子半径的增大,使玻璃密度增加。加入半径小的阳离子如Li+、Mg2+等可以填充于网络的空隙,虽然其使硅氧四面体的连接断裂但并不引起网络结构的扩大,使结构紧密度增加。加入半径大的阳离子如K+、Ba2+、La3+等其半径比网络间空隙大,因而使结构网络扩张,使结构紧密
度下降。


同一种氧化物视镜玻璃在玻璃中配位状态改变时,对其密度也产生明显的影响。如B2O3 从硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4],或者中间体氧化物Al2O3、Ga2O3、MgO、TiO2 等从网络内四面体[RO4]转变为网络外八面体[RO6]而填充于网络空隙中,均使密度上升。因此当连续改变这类氧化物含量至产生配位数的变化时,在视镜玻璃组成—性质变化曲线上就出现极值或转折点。在Na2O—B2O3—SiO2 系统玻璃中,当Na2O/ B2O3>1 时,B3+由三角体转变为四面体,把结构网络中断裂的键连接起来,且[BO4]的体积比[SiO4]体积小,使玻璃结构紧密,密度增加。当Na2O/ B2O3<1 时,由于Na2O 的不足,[BO4]又转变成[BO3],促使玻璃结构松懈,密度下降。出现“硼反常现象”。


Al2O3 对玻璃视镜密度的影响更为复杂。一般在玻璃中引入Al2O3 使密度增加,但在钠硅酸盐玻璃中,当Na2O/ Al2O3>1 时,Al 3+均位于铝氧四面体[Al O4]中,由于[Al O4]体积大于
[SiO4],其密度下降;当Na2O/ Al2O3<1 时,Al 3+作为网络外体位于八面体[Al O6]中,填充于结构网络的空隙,使玻璃密度上升。出现“视镜铝反常现象”。

 

在玻璃中含有B2O3 时,Al2O3 对玻璃密度的影响更为复杂。由于[Al O4]比[BO4]较为稳定,所以Al2O3 引入时,先形成[Al O4]。当玻璃中含R2O 足够多时,才能使B3+处于[BO4]
中。

 

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