bài giảng vật liệu silicat chương 2 tính chất độ nhớt của thủy tinh

Chương 2: Các tính chất của thủy tinh Các tính chất của thủy tinh thông thường được tính theo qui tắc cộng. ∑ = =+++= n i iinn agagagagG 1 2211 Trong đó G là tính chất cần tính. g i tính chất riêng phần của cấu tử i ; a i nồng độ cấu tử i Ví dụ1: Xác định mật độ của thủy tinh từ thành phần hóa. Theo Baillih: ∑ = = +++ +++ = n i i i n n n f a f a f a f a aaa d 1 2 2 1 1 21 20 100 a i % khối lượng của ôxyt i ; f i hệ số Baillih của ôxyt i MeO f MeO f SiO 2 2,24 ZnO 5,94 B 2 O 3 1,90 PbO 10,30 Al 2 O 3 2,75 Na 2 O 3,20 CaO 4,30 K 2 O 3,20 MgO 3,25 As 2 O 3 3,30 BaO 7,20 Sb 2 O 3 5,00 Các hệ số Baillih Ví dụ: 1. Nếu thủy tinh có thành phần % như sau: SiO 2 73,5 ; CaO 10 ; Na 2 O 16,5 dùng công thức và bảng số Baillih ta có thể tính mật độ thủy tinh trên: 452,2 27,40 100 2,3 5,16 3,4 10 24,2 5,73 100 20 == ++ = d Ví dụ 2: Xác định hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh theo English và Turner: ∑ = =+++= n i iinn papapapa 1 2211 α a i % khối lượng của ôxyt i ; p i hệ số tương ứng MeO P i .10 7 MeO P i .10 7 SiO 2 0,05 ZnO 0,70 B 2 O 3 0,66 PbO 1,06 Al 2 O 3 1,14 Na 2 O 4,16 CaO 1,63 K 2 O 3,9 MgO 0,45 BaO 1,4 Các hệ số của English và Turner để tính hệ số giãn nở nhiệt Ví dụ: Tính hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh có thành phần % như sau: SiO 2 73,5 ; CaO 10 ; Na 2 O 16,5. 7 7 7 7 73,5.0,05.10 10.1,63.10 16,5.4,16.10 88,615.10 α − − − − = + + = 1. Độ nhớt. Khả năng tạo hình của khối thủy tinh ở trạng thái dẻo có liên quan trước hết với sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ. Việc đầu tiên là phải tạo cho khối thủy tinh có nhiệt độ thích hợp để tạo thành phôi. Phôi phải có độ nhớt thích hợp để thực hiện giai đoạn đầu tiên là giai đoạn tạo hình. Sự thay đổi độ nhớt theo nhiệt độ Ý nghĩa các điểm nhớt đặc trưng 1) Điểm nấu chảy và tinh luyện( Metling point): lgη=2 hay η=10 2 p . Điểm để so sánh các loại thủy tinh với nhau . Ứng với nhiệt độ nấu thủy tinh cao nhất. 2) Điểm bắt đầu làm việc(Working point): lgη=3 hay η=10 3 p .Ứng với nhiệt độ mà ở đó thủy tinh giữ được hình dáng của mình trong thời gian rất ngắn. Thủy tinh trên đầu ống thổi khi tạo hình có độ nhớt η = 10 3 – 10 4 p. 3) Điểm nổi (Einsink punkt): lgη=4 hay η=10 4 p. Dietzel đã xác định điểm nhiệt độ ứng với η=10 4 p bằng phương pháp nổi.Thủy tinh có η=10 4 p khi một thanh hợp kim Pt-Rh (80:20) dài 20cm, nặng 0,74g, đường kính 0,05cm chìm đứng trong nó 2cm trong thời gian 72,8 giây ( nếu thanh hợp kim dài 24,1 cm và nặng 0,902g thì mất 60 giây). 4) Điểm chảy ( Flow point): lgη=5 hay η= 10 5 p .Cho biết một cách định hướng khoảng nhiệt độ của thủy tinh trên máy kéo Danner hoặc kéo đứng. 5) Điểm mềm( Softening point ) hay còn gọi là điểm Littleton: lgη=7,65 hay η=10 7,65 p. Ứng với nhiệt độ mà tại đó sợi thủy tinh dài 23,5 cm, đường kính 0,55 -0,77mm treo trong lò chuẩn có tốc độ nung nóng không đổi tự kéo dài bằng chính trọng lượng của mình 1mm/phút. 6) Điểm làm lạnh trên( Annealing point): lgη=13 hay η= 10 13 p. Ứng với nhiệt độ mà tại đó ứng suất mất hoàn toàn trong 15 phút. [...]... lượng của mình Ứng với độ nhớt η= 1011 ,2 Sự biến đổi độ nhớt theo thành phần hóa của thủy tinh Chia các ôxyt ảnh huởng đến độ nhớt khi thêm vào thủy tinh thành các nhóm như sau: Nhóm 1: Gồm SiO2, Al2O3, ZrO2 làm tăng độ nhớt của thủy tinh ở mọi nhiệt độ Nhóm 2: Gồm Li2O, Na2O, K2O, PbO làm giảm độ nhớt của thủy tinh ở mọi nhiệt độ Nhóm 3: Ảnh hưởng đến độ nhớt phức tạp hệ A2OBO-SiO2 + Ở nhiệt độ cao... SiO2 B2O3 CaO ZnO Na2 K2O MgO BaO PbO Al2O3 O pi.107 0.05 0.66 1.63 0.7 4.16 3.9 0.45 1.4 1.06 0.14 α = 108.66*10 −7 Mật độ thuỷ tinh được xác định theo theo công thức của Baillih: 100 d = ai ∑f i MeO SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO BaO MgO ai% 60.8 1.5 0.8 13.5 5 6.6 6 .2 3.6 fi 2. 24 1.9 2. 75 3 .2 3 .2 4.3 7 .2 3 .25 ai/fi 27 .14 0.79 0 .29 4 .22 1.56 1.53 0.86 1.1 100 d= = 2. 6(kg / m3 ) 27 .14 + 0.79 + 0 .29 ... số liệu đã tính được xây dựng đường cong nhớt Ví dụ 2: Tính toán và thiết lập đường cong nhớt của thủy tinh có thành phần % như sau: Thành SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O K2O CaO BaO MgO Tổng phần % 60.8 1.5 0.8 13.5 7.0 6.6 6 .2 3.6 100 Tính nhiệt độ T ứng với độ nhớt = 103 là: T = -22 .87 x 13.5 + (-16.1) x (6.6 + 3) + 6.5 x 0.8 + 1700.4 + 0.6 x 9 +11 = 124 8 .23 50C Độ nhớt N.s/m2 103 104 105 106 107 108 126 7.865... 126 7.865 1066.085 940.775 800.895 764.8 12 707.049 Nhiệt độ oC Độ nhớt N.s/m2 1010 654.035 Nhiệt độ oC 109 626 .817 1011 11 12 1013 596.336 568.701 546.004 lgη Biểu đồ độ nhớt Vậy nhiệt độ nấu của thủy tinh ứng với độ nhớt 1 02 p là 14500C nhiệt độ tạo hình ứng với độ nhớt 105.3p là 9000C C o Hệ số giãn nở nhiệt của thủy tinh theo English và Turner: n α = a1 p1 + a 2 p 2 + + a n p n = ∑ ai pi i =1 Trong đó:... SiO2-CaO Na2O-Al2O3 6-17 0-5 -16 +29 -10 +24 -6 +22 +16,5 +15,5 +14,5 +13,5 +18 + 12, 5 + 12 +11,5 Na2O-CaO 6-16 +7 +7 +7 CaO-Al2O3 0-5 +21 +16 +13 - - - - - - - Na2O-K2O 0-5 +11 +8 +7 - - - - - - - SiO2-Fe2O3 0-5 -9 -7 -5 -3,5 -2, 5 -1,5 - 0,5 - - SiO2-MgO 0-5 -6 -3,5 -2 -0,5 - - - - - - +11,5 +11,5 +11,5 +11,5 +11,8 +11,5 +11,5 +11,5 M.V Ôkhôtin đã nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán độ nhớt của. .. hay nhỏ hơn 3% sẽ hiệu chính nhiệt độ Lgη [p] a b c d 3 -22 ,87 -16,1 6,5 1700,4 4 -17,49 -9,95 5,9 1381,4 5 -15,37 -6 ,25 5 1194 ,2 6,5 - 12, 19 -2, 19 4,58 980, 72 7 -10,36 -1,18 4,35 910.96 8 -8,71 0,47 4 ,24 815,89 9 -2, 05 2, 3 3,6 7 62, 5 10 -8,61 2, 64 3,56 720 ,3 11 -7,9 3,34 3,39 683,8 12 -7,43 3 ,2 3, 52 663,4 13 -6,14 3,15 3,78 654,5 Hằng số để tính độ nhớt Hiệu chỉnh nhiệt độ khi thay 1% CaO bằng 1% MgO Lgη... hưởng của từng cấu tử đến độ nhớt theo sự thay đổi nhiệt độ ứng với cùng một độ nhớt khi thay 1% ôxyt này bằng 1% ôxyt khác Xem trong bảng Sự thay đổi nhiệt độ cần thiết để giữ độ nhớt cố định Thứ tự thay thế Giới hạn thay thế( % khối lượng ) Sự thay đổi tính bằng 0C đối với lgη 3 4 5 6,5 7 8 9 10 11 12 13 SiO2-Al2O3 0-5 +6 +6 +6 +4,5 +4,4 +4,3 +4,0 +3,0 +3,5 +3,5 +3,5 SiO2-Na2O 10-17 -25 -16 -15 - 12, 5... nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán độ nhớt của thủy tinh silicat chứa từ 121 6% Na2O; từ 5- 12% CaO ; từ 2- 5% MgO; và Al2O3 như sau: Nếu ký hiệu hàm lượng Na2O là X; tổng( CaO+3%MgO) là Y; lượng Al2O3 là Z; lượng SiO2 sẽ là [100-(X+Y+Z)] Nhiệt độ T tương ứng với độ nhớt từ 103 – 1013 p có thể tính bằng công thức và từ đó xây dựng đường cong nhớt T=aX+bY+cZ+d Trong đó a, b, c, d là các hằng số... bằng 1% MgO Lgη Số hiệu chỉnh Lgη Số hiệu chỉnh Lgη Số hiệu chỉnh 3 9 7 2, 6 11 -2 4 6 8 1,4 12 -3 5 5 9 0 13 -4 6,5 3,5 10 -1 Ví dụ: 1 Tính toán và thiết lập đường cong nhớt của thủy tinh có thành phần % như sau: SiO2 72 ; Al2O3 1,9 ; Fe2O3 0,1 ; CaO 6,7 ; MgO 4,1 ; Na2O 14,9 ; SO3 0,3 Trước tiên ta cần tính các giá trị nhiệt độ tương ứng với các giá trị lgη theo công thức: T=aX+bY+cZ+d Giải: Trường... và cùng một nhiệt độ các ôxyt kiềm thổ làm tăng độ nhớt theo thứ tự MgO>CaO>BaO + Ở nhiệt độ thấp mà lượng BO ít chúng làm tăng độ nhớt theo thứ tự ngược lại BaO>CaO>MgO + Cũng ở nhiệt độ thấp nhưng hàm lượng BO nhiều chúng làm tăng độ nhớt theo thứ tự CaO>MgO >BaO Đối với thủy tinh công nghiệp có chứa SiO2, Al2O3 ( đến 5%) , CaO đến 17%, MgO đến 5% cùng với CaO, Na2O đến 17%, Fe2O3 đến 5% có thể . Chương 2: Các tính chất của thủy tinh Các tính chất của thủy tinh thông thường được tính theo qui tắc cộng. ∑ = =+++= n i iinn agagagagG 1 22 11 Trong đó G là tính chất cần tính. g i tính. lượng của ôxyt i ; f i hệ số Baillih của ôxyt i MeO f MeO f SiO 2 2 ,24 ZnO 5,94 B 2 O 3 1,90 PbO 10,30 Al 2 O 3 2, 75 Na 2 O 3 ,20 CaO 4,30 K 2 O 3 ,20 MgO 3 ,25 As 2 O 3 3,30 BaO 7 ,20 Sb 2 O 3 5,00 Các. thủy tinh có thành phần % như sau: SiO 2 73,5 ; CaO 10 ; Na 2 O 16,5 dùng công thức và bảng số Baillih ta có thể tính mật độ thủy tinh trên: 4 52, 2 27 ,40 100 2, 3 5,16 3,4 10 24 ,2 5,73 100 20 == ++ = d Ví