- •1. Обоснование необходимости знания вязкости стеклообразующей жидкости.
- •2. Основные виды температурной зависимости вязкости.
- •3. «Длина» стеклообразующего расплава, её смысл и способы расчёта.
- •4. Основные сведения об используемом методе измерения вязкости.
- •1. Подготовка к измерению вязкости.
- •2. Измерения.
- •2. Последовательность проведения значащего измерения.
- •3. Полезные приёмы измерений.
- •5. Алгоритм расчёта логарифма вязкости по полученным замерам τi.
- •Лабораторная работа 2 Измерение малых вязкостей интервала стеклования
- •1. Обоснование необходимости знания вязкости стеклообразующей жидкости.
- •2. Основные виды температурной зависимости вязкости.
- •3. Основные сведения об используемом методе измерения вязкости.
- •1. Подготовка к измерению вязкости.
- •2. Измерения.
- •2. Последовательность проведения значащего измерения.
- •3. Полезные приёмы измерений.
- •5. Алгоритм расчёта логарифма вязкости по полученным замерам τi.
- •Лабораторная работа № 3 Расчёт верхней и нижней температур отжига стекол и характеристик «длины» стеклообразующего расплава по результатам измерений вязкости.
- •1. Значение вязкости стеклообразующей жидкости для материаловедения.
- •2. Общий характер температурной зависимости вязкости.
- •3. «Длина» стеклообразующего расплава, её смысл и способы расчёта.
- •Лабораторная работа № 4 Расчёт размера мостикового атома в силикатных стеклах по вязкости и модулю сдвига.
- •1. Обоснование необходимости знания природы вязкого течения стеклообразующей жидкости.
- •2. Температурная зависимости вязкости.
- •3. Вязкость в области температур стеклования.
- •4. Механизм вязкого течения стекол в аспекте природы стеклообразного состояния.
- •5. Свободная энергия активации.
- •6. Связь объема мостиковых атомов и мгновенного модуля сдвига.
- •Лабораторная работа № 5 Расчёт полноты стабилизации свойств стекла в процессе изотермического отжига.
- •1. Изменение свойств стекол во времени в изотермических условиях.
- •2. Зависимость температуры стеклования от скорости охлаждения расплава.
- •4. О соотношении Максвелла.
- •5. Оценка времени достижения равновесного состояния в процессе отжига.
- •6. Отжиг оптических стекол.
Лабораторная работа № 4 Расчёт размера мостикового атома в силикатных стеклах по вязкости и модулю сдвига.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Овладение модельными представлениями о структуре стекла на примере расчёта размера мостикового атома в силикатных стеклах с использованием значений вязкости и модуля упругости.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: СТЕКЛА ОПТИЧЕСКИЕ
ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ В РАБОТЕ:
1. Получить понятие о механизме вязкого течения стёкол.
2. Усвоить физические основания взаимосвязи температуры стеклования, модулей упругости и состава стекла.
3. Выработать практику расчёта размера мостикового атома в силикатных стеклах с использованием значений вязкости и модуля упругости.
4. Рассчитать значения радиуса атома кислорода в конкретном силикатном оптическом стекле.
5. Выработать практику перехода от одних единиц размерностей физических величин к другим как важный элемент успешной деятельности специалиста в науке или промышленности.
СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
1. Обоснование необходимости знания природы вязкого течения стеклообразующей жидкости.
Времена структурной релаксации, определяющие реальные скорости процессов отжига и процессов, происходящих при варке стекла, из-за экспериментальных и теоретических трудностей могут быть найдены с чрезвычайно большим трудом. Однако благодаря взаимосвязи времени релаксации, мгновенного модуля сдвига7 (который не сильно меняется с температурой) и вязкости, которая даётся соотношением Максвелла (η = F∞·τM), величины вязкости достаточно точно передают температурную зависимость времен релаксации в весьма широком интервале температур. Поэтому все технологические процессы привязывают к определенным значениям вязкости, а температуру стеклования принимают примерно соответствующей вязкости 1012 Па·с (1013 дПа·с или 1013 П). Ниже для простоты мы будем величины вязкости выражать только в пуазах, (П). Эта единица соответствует измерению времени в с, длины в см, массы в г.
Вязкость по этой причине имеют первостепенное значение для характеристики стекла.
Указанные выше значения вязкости, соответствующие температуре стеклования, необходимы для построения температурно-временного режима отжига стекла. Верхнюю температуру отжига обычно принимают
соответствующей вязкости 1013П. При более низких температурах находится область ответственного охлаждения (тонкого отжига), для которой скорость охлаждения выбирают такой, чтобы в стекле успевал происходить процесс структурной релаксации и устанавливаться равновесный показатель преломления. Нижняя граница области температур тонкого отжига принята соответствующей вязкости 1016 П.
Несмотря на различие химического состава неорганических стекол во всех стеклах существуют общие структурные черты. А именно, пространственная сетка стекол образована системой мостиковых связей. Они соединяют структурные полиэдры друг с другом. Это обстоятельство предопределяет взаимосвязь температуры стеклования и механических свойств друг с другом. В принципе причиной этого служит соотношение Максвелла.
В предлагаемой работе эта взаимосвязь будет показана в рамках молекулярного механизма вязкого течения.