Вязкое течение в стеклах

Стекла, как правило, изотропны, по механическим свойствам характеризуются упругостью (напряжение пропорционально деформации) с последующим хрупки.м разрушением при комнатной температуре и вязким течением (напряжение пропорционально скорости дефор.мации) при повышенных те.мпературах по оптическим свойства.м обычно прозрачные (для видимого ИК-, УФ-, рентгеновского и у-излучения) как правило, диамагнитны по электрическим свойствам большинство стекол - диэлектрики (силикатные стекла), но есть и полупроводники и др. [c.50]

Поливинилхлорид (ПВХ) представляет собой высокомолекулярный продукт полимеризации винилхлорида. Это термопластичный полимер с темп, стекл. 70—80 С и температурой вязкого течения в зависимости от молекулярного веса 150—200 °С. Степень полимеризации промышленных марок ПВХ колеблется от 400 до 1500. [c.40]

Несмотря на большое разнообразие методов измерения новерх-постной энергии твердых тел, до сих пор нет достаточно наде к-ного, теоретически строгого способа характеристики этой величины. Правда, в последние годы в решении этой проблемы наметился определенный сдвиг. Для измерения поверхностной энергии металлов нашел применение метод [22, 23, 26—35] нулевой ползучести , предложенный Тамманом [21]. Сущность метода заключается в следующем. При высокой температуре под влиянием сил поверхностного натяжения форма твердого тела должна изменяться в направлении уменьшения поверхностной энергии. Например, образец в виде фольги или проволоки стремится сократиться по длине. Этот же образец под действием внешней растягивающей нагрузки удлиняется вследствие вязкого течения. При определенном соотношении поверхностной энергии и внешней нагрузки образец сохраняет свою первоначальную длину — ползучесть устраняется. Образцы для измерения поверхностной энергии этим методом имеют, как правило, форму фольги или проволоки. Аналогичный способ нрименяли для измерения поверхностной энергии стекла [36, 37]. При нагревании свободно висящей стеклянной нити под действием силы поверхностного натяжения происходит ее стягивание. Определение значения стягивания дает возможность оценить поверхностную энергию. Поверхностная энергия металлов и некоторых других тел имеет отрицательный температурный коэффициент, т. е. с понижением температуры их поверхностная энергия возрастает. В определенном интервале температур зависимость у ==/( ) аппроксимируется прямой линией [1], что дает возможность экстраполяцией определять поверхностную энергию при более низкой температуре. [c.54]

Что касается вязкого течения в стеклах, то скорость течения определяется постоянной величиной [c.114]

Вязкое течение [37]. Механизм вязкого течения справедлив в тех случаях, когда коэффициент вязкости является константой вещества. Это в большинстве случаев свойственно аморфным телам (например, стеклам), но иногда и кристаллическим, например, при течении вещества путем диффузионного преобразования мозаичных блоков [35 . [c.172]

Данный критерий используется как характеристика склонности расплава к стеклообразованию [112], Вещества, легко образующие стекла, обычно имеют высокое значение энергии активации вязкого течения (е > 20—25), в то время как для металлических расплавов, не образующих стекол, 8 2 [112], Точные оценки выведенного критерия стеклообразования д затрудняются необходимостью уточнения коэффициентов Р и особенно для расплавов, имеющих сравнительно небольшую вязкость. Однако в принципе в соответствии с уравнением (75) при сверхвысоких скоростях охлаждения все расплавы могут быть переведены в аморфное состояние. Максимальные скорости охлаждения веществ достигаются при конденсации паров на охлаждаемые подложки, на которых в этом случае легко образуются аморфные пленки [121, 122]. Отогревание аморфных пленок ряда веществ сопровождается ударным режимом кристаллизации [124], [c.27]

Поскольку т велико и Ф , упругие напряжения благодаря вязкому течению в стекле, окружающем зародыш, могут за время т существенно уменьшиться. Тем не менее значительно ниже Т такая релаксация напряжений, видимо, невозможна, и рост их энергии будет подавлять зарождение кристаллов. [c.229]

Явление замедленно-упругой деформации присуще не только стеклам, но и кристаллическим телам и, в частности, металлам. Так, например, при деформации алюминиевой проволоки наблюдается наряду с упругим удлинением замедленно-упругое и вязкое течение. То же происходит и при деформации свинцовой проволоки. [c.74]

При максимально высокой температуре стекло взаимодействует с поверхностью металла, образуя на ней тонкую высоковязкую пленку. Такое взаимодействие увеличивает коэффициент трения. С понижением температуры вязкая пленка постепенно стирается и переходит в объем расплавленного стекла. Пленка не восстанавливается, а на ее место поступает стекло с меньшей вязкостью. В результате трение уменьшается. При затвердевании пленки трение снова увеличивается в связи с повышением вязкостного сопротивления. В то же время при определенной величине трения площадь сдвига уменьшается в результате повышения прочности пленки. При дальнейшем понижении температуры стекло затвердевает, в нем становится невозможным вязкое течение происходит хрупкий излом. При этом, если стекло непрочно соединено с поверхностью металла, то твердая пленка будет сдираться с нее и коэффициент трения станет таким же, как при непосредственном контакте металл — металл. Если же пленка прочно соединена с поверхностью металла, как для двух рассматриваемых типов стекла, то будет происходить поверхностное скольжение. В этом случае трение понизится за счет значительного уменьшения площади трения, а также благодаря преимущественному скольжению стекла по стеклу. [c.151]

Объяснение высокой вязкости стеклообразующих жидкостей нужно искать в природе сил, действующих между атомами. Величина энергии активации вязкого течения отражает силу взаимодействия между атомами и определяется работой, которую должен затратить атом, чтобы перейти из одного положения в другое, соседнее. Вязкость находится в обратной связи со средним числом атомов (молекул), обладающих достаточной энергией, чтобы совершить эту работу. При прочих равных условиях, поэтому, чем слабее силы взаимодействия между атомами (ионами, молекулами), тем вязкость меньше. У жидкостей с резко выраженными направленными междуатомными силами переход атомов из одного положения в другое весьма затруднен, в соответствии с чем такие жидкости обладают высокой вязкостью и склонностью к стекло-образованию. Величина у них велика и находится в сложной зависимости от температуры. Одновременно с изменяются также и предэкспоненциальные множители А. Формулы, связывающие энергию активации вязкого течения обычных ассоциированных жидкостей с температурой, неприменимы к стеклообразующим расплавам. [c.10]

Описанный ход кривых деформация—температура харак-герен для разнообразных силикатных стекол, исключая кварцевое стекло. В стеклообразном кремнеземе при температурах свыше 1100° развивается вязкое течение без заметной задержки деформации. [c.106]

Значение энергии активации вязкого течения при Tg, полученное из этой кривой, больше 16 ккал моль К Эта величина гораздо больше скрытой теплоты испарения. Это обстоятельство, необычное для простых жидкостей, также подтверждает предположение о разрыве прочных направленных связей в процессе вязкого течения. Считают, что подобная ситуация существует и в других жидкостях с сильными водородными связями, например в спиртах, которые также образуют стекла. [c.239]

Сомономеры (бутадиен, метилметакрилат, стирол), имеющие очень высокие константы сополимеризации, образуют устойчивые макрорадикалы, с трудом взаимодействующие с В. поэтому такие сомономеры ингибируют полимеризацию В. и получение их сополимеров затруднено. Для B. . характерны мол. м. 10-80 тыс. плотн. 1,30-1,40 г/см т. стекл. 60-75 °С (как правило), т-ра вязкого течения 120-150°С атмосферо-, водо- и кислотостойкость [c.374]

Весьма показательны результаты для атактического полистирола. При проведении ТМА в режиме постоянного нагружения получаются кривые (рис. IV.18, а), на которых площадка высокоэластического состояния почти не обнаруживается. Размягчение стекла приводит сразу же к его течению. Это видно и на ТМА-кривых, записанных в импульсном режиме с постоянной составляющей (рис. IV.18, б). Однако так же отчетливо видно, что вязкому течению сопутствуют высокоэластические деформации. На рис. IV. 18, в четко обозначается температурная область, в которой проявляются эти деформации. [c.95]

При малых скоростях нагружения перенапряжения у концов микротрещин будут успевать рассасываться. В разрушении стекла главную роль будет играть вязкое течение, а влияние опасных неоднородностей (микротрещин) будет затушевано. [c.35]

В общем случае деформация стекла в области размягчения Тп — Т является суммой трех составляющих — мгновенноупругой деформации (обратимой), замедленно-упругой (частично необратимой) и деформации вязкого течения (полностью необратимой). Эти явления поясняются на рис. 34. [c.105]

Изучая упругие свойства стекол выше температуры стеклования, Г. М. Бартенев [17, 204] и А. С. Еремеева [205, 206] приходят к выводу, что в области стеклования стекла обладают, кроме упругих, и неупругими деформациями. Так как высокоэластические деформации стекол в этой области значительно (в сотни раз) превышают упругие деформации и стекла, подобно органическим полимерам обнаруживают склонность к вязкому течению, то авторы [204—206] склонны приписать это явления ориентации прочных связей в структуре стекол при их вытягивании в волокна. [c.41]

Многие вещества, имеющие сложно построенные молекулы, как, например, стекло или пластики, характеризуются в той или иной степени деформацией, которая не может быть в точности описана классической теорией эластичности или чистым ньютоновским течением. Было бы, однако, целесообразно выразить деформацию этих веществ в зависимости от свойств их молекул или же в зависимости от способности к течению отдельных кинетических единиц. Возможно также установить кривизну и направление линий потенциала, по которым движутся атомы. Процесс вязкого течения может быть описан, исходя из подсчета скоростей, которыми обладают молекулы, переходя из одного положения равновесия в другое. [c.210]

В дырчато-активационной теории [194—200] вязкого течения стеклообразующих жидкостей подобная возможность не рассматривается. Правда, М. Коэн [198] вводит коэффициент перекрытия свободных объемов - 7. Однако модель остается прежней свободный объем распределяется между структурными звеньями, хотя и в различных дозах, но однородно. Для кварцевого стекла избыточный, т.е. свободный объем, является практически постоянным и составляет по данным [194, 199], порядка 3%, по, другим данным [198], - выше. [c.144]

Для частично СШИТЫХ стекол ТСТ-1 и Т2-55 (см, кривые 3 ц 4 на рис. 5.10) характерно незначительное по сравнению со стеклами линейного строения удлинение при растяжении в области указанных температур и практическое вырождение области вязкого течения, а также существенное повышение термостабильности. Однако такие стекла менее технологичны при ориентации из-за их ограниченной деформируемости. [c.110]

Стекла-это аморфные, неупорядоченные, некристаллические агрегаты, содержащие связанные между собой силикатные цепочки такого вида, как показано на рис. 14-35. Обычное натрий-известковое стекло изготовляют, смешивая между собой песок (8102), известняк (СаСОз) и карбонат натрия (ЫазСОз) или сульфат натрия (Ыа2804), эту смесь расплавляют и затем дают ей остыть. Стекла со специальными свойствами получают, используя в качестве сырья карбонаты и оксиды других металлов. Пирексовое стекло содержит в силикатной каркасной решетке бор, кремний и некоторое количество алюминия. Стекла нельзя отнести к настоящим твердым веществам, скорее их следует рассматривать как высоковязкие жидкости. Исследуя оконные стекла в очень старых домах, можно обнаружить, что основание стекла несколько толще, чем верхняя часть это объясняется медленным вязким течением стекла, которое становится заметным через 200 лет. [c.638]

Теория вязкого течения стекла и нереохлажденнон жидкости пока еще, видимо, далека от совер(ненства. Для просгых жидкостей при описании те.мпературной зависимости вязкости в широком интервале температур используют уравне(н1с Аррениуса [c.207]

Излом на температурной зависимости вязкого течения, как было показано ранее [ ], связан с изменением характера колебательного движения атомов при переходе от твердого состояния к жидкому. Валентные колебания центрального атома структурной единицы (81 — в 310температурах несколько меньших, чем температура затвердевания стекла Т,). Интенсификация валентных колебаний приводит к изменению теплоемкости, коэффициента термического расширения и других свойств. В области температур, приблизительно соответствуюш их вязкости 10 пуаз, валентные колебания полностью включены, и образуется система недифференцированных валентно-деформационных колебаний. Анализ теплоемкостей стекол в области температур размягчения и отншга показывает, что в рассматриваемом интервале молярная доля структурных узлов, 1дт у которых возбуждены валентные колебания всех мостиковых связей (4 у 310./,, 3 у ВОа/ и т.д.), изменяется от бесконечно малой величины до 1. Согласно представлениям Р. Л. Мюллера, вязкое течение стекла, являюш,ееся процессом неремеш ения одних структурных единиц относительно других, лимитируется переключениями мостиковых ковалентных связей в актах валентно-деформационных колебаний [ ]. Изменение с ростом температуры количества структурных единиц, принципиально способных участвовать в вязком течении, приводит к тому, что температурный коэффициент вязкости в [c.47]

Корсон И сотр. [86] не обнаружили тепловых аномалий вязкого течения воды между 8 и 70 °С и высказали предположение, что наблюдавшиеся ранее аномалии были обусловлены структурными переходами в упорядоченной структуре воды вблизи поверхностей раздела стекло — вода и воздух — вода. Ниже приводятся значения вязкости т] (в сП), измеренные в условиях минимальной поверхности раздела [c.25]

Таким образом, если Журков с сотр. [3.1, 3.2] считает, что кинетика разрушения твердых полимеров в основном определяется разрывом химических связей, то Шишкин [3.30] полагает ответственными за кинетику разрушения и прочность полимеров межмолекулярные силы. Для высокопрочного состояния полимеров это физически обоснованно, так как высокие значения прочности могут превышать значения пределов пластичности этих материалов, как это имеет место в неорганических стеклах в квазихрупком и тем более в пластическом состоянии. Отличие заключается лишь в том, что в неорганических стеклах ответственными за прочность и пластичность являются одни и те же химические связи (в силикатных стеклах вязкое течение является химическим течением материала), а в линейных полимерах ответственными за пластичность (вынужденную высо-коэластичность) являются силы межмолекулярного взаимодействия, а за прочность могут быть ответственными (могут яв- [c.49]

В твердых телах, таких, как металлы и ргеорганические стекла, различают [39—43] хрупкое и пластическое разрушение. В пе])вом случае поверхность разрыва иерпендик лярна растягивающим напряжениям и сравнительно мало деформи-[)оваиа, в то время как во втором случае наблюдается пластическое п,1и вязкое течение, и при разрушении имеют место сдвиговые деформацни. В полимерах наибольший интерес представляет природа хрупкого разрушения, имеющего место как в полимерных стеклах, которые нмеют сходство с другими твердыми телами, так и в резинах, которые разрушаются под действием растягивающих напряжении. Процесс хрупкого разрущения связан с неоднородностями структуры— для стекол с трещинами и микроскопическими пустотами, а для резин с неравномерностью распределения напряжений по цепям сетки. Вследствие существенной роли таких неоднородностей сопротивление разрыву не. может быть выражено через энергию химических связей или сил межмолекулярного взаимодействия, которым должна соответствовать прочность, на несколько порядков величины более высокая [39—42]. [c.494]

Сущность метода удлинения нити сводится к следующему. В печи, нагретой до температуры, при которой предполагается измерение вязкости, подвешивается нить из исследуемого стекла. Верхний конец нити прочно закрепляется, а к нижнему подве-тивается определенный груз, под влиянием которого нить начинает растягиваться. При этом удлинение нити складывается из упругого удлинения (участок ОЬ на кривой рис. 56), замедленно упругого удлинения (участок Ьс на той же кривой) и из равномерного удлинения вязкого течения (участок d на рис. 56). [c.71]

Механическая прочность подложек является очень важным свойством, в особенности для процессов изготовления и монтажа тонкопленочных модулей. Способность подложки механически разделяться на отдельные модули связана с прочностью материала подложки. Так например, стекла и керамики довольно хрупки при обычных температурах, в отличие от большинства других материалов. Они точно следуют закону Гука до точки разрыва, который, в отличие от металлов, происходит без пластической деформации. Стекла являются также упругооднородными к изотропными. Использование стекол ограничено температурами ниже точки упрочнения, выше которых становится заметным вязкое течение. Вязкое течение отличается от пластического течения металлов тем, что оно продолжается в течение всего времени приложения силы. [c.533]

При быстром охлаждении до низких температур (около 200 К) нематики стеклуются. Известно, что для стеклообразующих жидкостей энергия активации вязкого течения сравнима с энтальпией плавления [242]. Поэтому указанный подход можно применить и для НЖК. Если сравнить данные по энергии активации Е и энтальпии плавления АНт для ряда НЖК (табл. 4.4), увидим,что для веществ, молекулы которых имеют фрагмент с насыщенными связями (циклогексановый), Е АНт Для НЖК, молекулы которых имеют удлиненную цепь сопряжения, выполняется соотношение Е 1,5 2АЯто, т.е. у НЖК, различающихся по типу межмолекулярного взаимодействия, энергия активации по разному соотносится с энтальпией плавления. Однако это справедливо не для всего нематического интервала. Из рис. 4.1.3. видно, что для веществ первого типа температурная зависимость 71 может быть разбита на два участка с разными энергиями активации — у ФЦГ-7 Е1 = 3250 К, Е = 4300 К, у бициклооктанов Ех = = 3750 К, Е2 = 6060 К, т.е. вблизи температуры плавления у большинства НЖК Ер= 1,5+2АНт. [c.115]

Приведенные данные, таким образом, свидетельствуют о подобии процессов пластической деформации стекла и вязкого течения расплава. Эта аналогия послужила основанием для количественного анализа неупругой деформации стеклообразных образцов в терминах модели Френкеля — Эйринга [126], предполагаюшей активированный перескок структурного элемента среды через потенциальный барьер в новое квазиравновесное состояние под действием термических флуктуаций. Обработка результатов исследования скорости пластического течения некоторых полимеров в температурном диапазоне их стеклообразного состояния с помошью уравнения (III. 8) позволила определить активационные параметры процесса, приведенные в табл. III. 2. [c.99]

Определяющую роль направленного характера ковалентных химических связей при стеклообразовании подчеркивал Мюллер [13]. Немиловым [14] была установлена взаимосвязь между прочностью химических связей, свободной энергией активаиии вязкого течения в области перехода стекла в твер дое состояние и его структурой. При.ч. персе. [c.47]

Тернбал и Коэн указывают, что в сере и селене кристаллизация приводит к разрыву связей 5—5 и 5е—5е в цепях серы и селена, которые, как известно, присутствуют в расплавах этих веществ (гл. 16). Величина прочности связи в этих случаях гораздо больше 20 ЯТпл, и поэтому можно ожидать образования стекла. Стеклообразный селен хорошо известен, а стеклообразную серу можно получить закалкой расплава в жидком воздухе от температуры выше 160°. Энергии активации, определяющие образование зародышей и рост кристаллов в стеклообразующих жидкостях, таких, как ЗЮг, ОеОг и В2О3, по-видимому, будут того же порядка, что и свободная энергия активации вязкого течения, так как и кристаллизация и вязкое течение вызывают разрыв связей М—О. Найдено, что энергии активации вязкого течения составляют 25—30 т. е. больше мини- [c.48]

Исходя из этих результатов, Немилов рассчитал значения энтропий активации вязкого течения и нашел, что они резко убывают при 3 и 9 ат.% Ое. Он предположил, что это указывает на присутствие трех областей составов, каждая из которых характеризуется особым типом структуры . При содержании Ое меньше 3% в структуре стекла преобладают связи 5е—5е. В интервале между 3 и 9% Ое существует структура, частично состоящая из цепей селена и частично — из тетраэдрически увязанной сетки. [c.287]

При дальнейшем добавлении Ое вязкое течение вызывает разрыв более сильных связей Ое—5е они полностью определяют структуру стекла, только когда содержание Ое достигает 20%-В табл. 39 приведены некоторые результаты, полученные Ко-ломийцем и Поздневым [58] при исследовании вязкости стекол в системе АзгЗез—АзгТез. Эти авторы нашли, что температура начала интервала размягчения уменьшается при увеличении содержания АзгТез. Применив крутильно-колебательный метод и проводя измерения при более высоких температурах, они получили значения кинематической вязкости (вязкость/плотность). На рис. 133 показаны результаты определения кинематической [c.287]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология