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为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

玻璃是非晶无机非金属材料,一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料,另外加入少量辅助原料制成的。它的主要成分为二氧化硅和其他氧化... 玻璃
陶瓷台灯给人以强烈的艺术、古典之感,其观赏性极强,且绝缘、耐高温,适宜放在客厅沙发旁、卧室床头边、书房条案上。
以下是为大家精心整理的"为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?"相关知识及问题的最佳答案:

为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

终于看到了完全专业对口的问题了!!激动!!

为什么骤冷骤热会炸裂,涉及到热应力和微裂纹方面的知识,为什么钢化玻璃不容易炸裂,需要用到表面压应力和微裂纹来解释。

先占个坑,明天填。

---------------------------------------填坑分割线----------------------------------------------------------

答案都看了一遍。

首先要说的是钢化玻璃强度高一些不是因为内应力的存在,内应力的存在对于玻璃来说是不利的,要通过退火消除。就说日用的钢化玻璃,是通过热处理使表面形成一层压应力层来抵消一些日常使用中产生的张应力从而提高玻璃强度。

其次,抛开成分谈熔制温度烧成温度都是耍流氓啊。日用玻璃的熔制达不到1500℃,1500℃那是比较纯的玻璃了,那么高的温度厂家都亏本了,所以实际都是添加了很多助融剂降低熔制温度。

题主的问题其实都有各种公式可以进行理论解释了,但是考虑到各位可能不爱看公式,我还是不用吧。。。有兴趣私下讨论

下面是正经的回答。。。。_(:3」∠)_

题主已经知道,陶瓷和玻璃都是脆性材料,就应该知道所有脆性材料都是虽然硬度高但是很脆,不耐冲击。一块玻璃,一块陶瓷,你压它,要用很大的力才能压裂,但是你要折的话,就不用特别大的力了是吧。所以我要说的是,这些脆性材料的通性都是抗压不抗张的。

为什么抗压不抗张,可以参考材料的理论强度和Griffith微裂纹理论。简单来说,一个完美的没有缺陷的材料,强度即化学键强度,然而实际中由于各种因素,材料内部总是存在缺陷的,这就使得材料强度在化学键强度基础上大大下降。在外力作用下,这些微裂纹附近产生很大的应力集中,导致裂纹扩展,材料也就断裂了。

说了这么多,我想表达的是,题主所说的骤冷骤热导致的碎裂,其实是热应力引起的。

热胀冷缩相信大家都知道。深入一点说,在实际中,对于一个材料,在受到温度梯度影响时,它的每一个部分并不是同步进行热胀冷缩的。这是因为热在材料中传导是一个过程,需要时间。在这一过程中,若是不均匀产生的应力(即热应力)大于上述破坏所需的临界强度,材料自然也就被破坏了。

影响材料热稳定性的主要有以下几大因素:

一、材料本身的强度及弹性模量

二、材料的热导率

三、材料的热膨胀系数

四、材料的表面热传导系数

五、材料厚度

不一 一介绍了,就围绕题主问题说一说强度与弹性模量和热膨胀系数。

强度:强度_百度百科弹性模量:弹性模量_百度百科

通常认为,强度/弹性模量越高,材料韧性越好,越能抵御热冲击,陶瓷和玻璃的强度都不低,区别在于普通玻璃的弹性模量比陶瓷大,意思就是,相同应力,玻璃能产生的应变更小。或者说,达到材料被破坏的应变时,玻璃的应力更小,更容易被破坏。

热膨胀系数:热膨胀系数_百度百科

同样温差下,热膨胀系数小的材料,产生的热应力小。热膨胀系数主要由结构决定,大家都知道玻璃是非晶,即较晶体是一种疏松的结构,所以热膨胀系数是比陶瓷大的。

总结一下,受到相同温差作用时,玻璃产生的热应力更大,同时,玻璃的韧性更差,它不裂谁裂咯。

第二个,钢化玻璃的问题。

对于玻璃来说,它耐急热是远远好于耐急冷的,就是由于受到急热时,表面产生压应力,而急冷时表面产生张应力。表面由于日常使用有各种微裂纹的存在,自然也就裂了。

就说日常使用的钢化玻璃,是通过物理手段钢化的,即加热以后淬火,在表面形成一层永久的压应力层。这样在以后的使用当中,即使受到我们不希望的张应力,也有压应力先抵消它的作用,材料的强度自然提高了。

参考文献:

[1]赵彦钊,殷海荣主编.玻璃工艺学[M].北京:化学工业出版社.2006.。

[2]关振铎,龚江宏,唐子龙著.无机材料物理性能 第2版[M].北京:清华大学出版社.2011.

------------------------------------废话补充分割线------------------------------------------------------------------------

其实以上所有讨论都是抛开各种成分,热处理制度来谈的完全不科学。实际中,现在的日用玻璃经过成分的调节,热处理等等,都非常耐热冲击,不要太极端,放心用完全没问题。

以上。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

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为什么骤冷骤热会炸裂,涉及到热应力和微裂纹方面的知识,为什么钢化玻璃不容易炸裂,需要用到表面压应力和微裂纹来解释。

先占个坑,明天填。

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答案都看了一遍。

首先要说的是钢化玻璃强度高一些不是因为内应力的存在,内应力的存在对于玻璃来说是不利的,要通过退火消除。就说日用的钢化玻璃,是通过热处理使表面形成一层压应力层来抵消一些日常使用中产生的张应力从而提高玻璃强度。

其次,抛开成分谈熔制温度烧成温度都是耍流氓啊。日用玻璃的熔制达不到1500℃,1500℃那是比较纯的玻璃了,那么高的温度厂家都亏本了,所以实际都是添加了很多助融剂降低熔制温度。

题主的问题其实都有各种公式可以进行理论解释了,但是考虑到各位可能不爱看公式,我还是不用吧。。。有兴趣私下讨论

下面是正经的回答。。。。_(:3」∠)_

题主已经知道,陶瓷和玻璃都是脆性材料,就应该知道所有脆性材料都是虽然硬度高但是很脆,不耐冲击。一块玻璃,一块陶瓷,你压它,要用很大的力才能压裂,但是你要折的话,就不用特别大的力了是吧。所以我要说的是,这些脆性材料的通性都是抗压不抗张的。

为什么抗压不抗张,可以参考材料的理论强度和Griffith微裂纹理论。简单来说,一个完美的没有缺陷的材料,强度即化学键强度,然而实际中由于各种因素,材料内部总是存在缺陷的,这就使得材料强度在化学键强度基础上大大下降。在外力作用下,这些微裂纹附近产生很大的应力集中,导致裂纹扩展,材料也就断裂了。

说了这么多,我想表达的是,题主所说的骤冷骤热导致的碎裂,其实是热应力引起的。

热胀冷缩相信大家都知道。深入一点说,在实际中,对于一个材料,在受到温度梯度影响时,它的每一个部分并不是同步进行热胀冷缩的。这是因为热在材料中传导是一个过程,需要时间。在这一过程中,若是不均匀产生的应力(即热应力)大于上述破坏所需的临界强度,材料自然也就被破坏了。

影响材料热稳定性的主要有以下几大因素:

一、材料本身的强度及弹性模量

二、材料的热导率

三、材料的热膨胀系数

四、材料的表面热传导系数

五、材料厚度

不一 一介绍了,就围绕题主问题说一说强度与弹性模量和热膨胀系数。

强度:强度_百度百科弹性模量:弹性模量_百度百科

通常认为,强度/弹性模量越高,材料韧性越好,越能抵御热冲击,陶瓷和玻璃的强度都不低,区别在于普通玻璃的弹性模量比陶瓷大,意思就是,相同应力,玻璃能产生的应变更小。或者说,达到材料被破坏的应变时,玻璃的应力更小,更容易被破坏。

热膨胀系数:热膨胀系数_百度百科

同样温差下,热膨胀系数小的材料,产生的热应力小。热膨胀系数主要由结构决定,大家都知道玻璃是非晶,即较晶体是一种疏松的结构,所以热膨胀系数是比陶瓷大的。

总结一下,受到相同温差作用时,玻璃产生的热应力更大,同时,玻璃的韧性更差,它不裂谁裂咯。

第二个,钢化玻璃的问题。

对于玻璃来说,它耐急热是远远好于耐急冷的,就是由于受到急热时,表面产生压应力,而急冷时表面产生张应力。表面由于日常使用有各种微裂纹的存在,自然也就裂了。

就说日常使用的钢化玻璃,是通过物理手段钢化的,即加热以后淬火,在表面形成一层永久的压应力层。这样在以后的使用当中,即使受到我们不希望的张应力,也有压应力先抵消它的作用,材料的强度自然提高了。

参考文献:

[1]赵彦钊,殷海荣主编.玻璃工艺学[M].北京:化学工业出版社.2006.。

[2]关振铎,龚江宏,唐子龙著.无机材料物理性能 第2版[M].北京:清华大学出版社.2011.

------------------------------------废话补充分割线------------------------------------------------------------------------

其实以上所有讨论都是抛开各种成分,热处理制度来谈的完全不科学。实际中,现在的日用玻璃经过成分的调节,热处理等等,都非常耐热冲击,不要太极端,放心用完全没问题。

以上。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

谢邀。首先,其实陶瓷骤冷骤热也会裂的。。。

对玻璃而言,玻璃是一种非晶态状态,具有流动性,虽然这个流动性大概是一千年流动一厘米?具体的数我记不清楚了。所以玻璃内部其实并不均匀,有的地方有少量的结晶,有的地方没有,这些结晶和非结晶区域交界的地方会形成更多更大的缺陷,骤冷骤热时候的内应力很容易就破坏掉了。对陶瓷而言,如果是家用瓷器,其实是一样的道理,家用陶瓷含有20%以上的非晶相,界面上的缺陷很容易被破坏掉。对工程陶瓷,由于是高温固体烧结,整个陶瓷都是晶体,缺陷被分散的困在其它坚固的晶体结构中,要长大就要破坏共价键,需要非常高的能量,对内应力的要求就要高一些。

第二个问题的话,我都不知道原来钢化玻璃是不怕快速变温的。。。如果说原理的话,可能是因为钢化玻璃本身已经上上了非常大的内应力,其余再来温度变化产生的内应力还不足以抵消原有的内应力,更别说破坏吧。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

谢邀。首先,其实陶瓷骤冷骤热也会裂的。。。

对玻璃而言,玻璃是一种非晶态状态,具有流动性,虽然这个流动性大概是一千年流动一厘米?具体的数我记不清楚了。所以玻璃内部其实并不均匀,有的地方有少量的结晶,有的地方没有,这些结晶和非结晶区域交界的地方会形成更多更大的缺陷,骤冷骤热时候的内应力很容易就破坏掉了。对陶瓷而言,如果是家用瓷器,其实是一样的道理,家用陶瓷含有20%以上的非晶相,界面上的缺陷很容易被破坏掉。对工程陶瓷,由于是高温固体烧结,整个陶瓷都是晶体,缺陷被分散的困在其它坚固的晶体结构中,要长大就要破坏共价键,需要非常高的能量,对内应力的要求就要高一些。

第二个问题的话,我都不知道原来钢化玻璃是不怕快速变温的。。。如果说原理的话,可能是因为钢化玻璃本身已经上上了非常大的内应力,其余再来温度变化产生的内应力还不足以抵消原有的内应力,更别说破坏吧。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

其实根本不用说的这么复杂,玻璃是由氧化钙氧化钠氧化硅氧化铝组成,陶瓷也一样,但是玻璃的透明度高融化温度低,所以碱性氧化物钙和钠的比例高,而硅的比例小,而陶瓷相反,碱性氧化物和氧化硅一个膨胀系数高一个膨胀系数低,膨胀系数决定了热稳定性,所以陶瓷的膨胀系数小热稳定性好所以就不会像玻璃那么容易裂


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

其实根本不用说的这么复杂,玻璃是由氧化钙氧化钠氧化硅氧化铝组成,陶瓷也一样,但是玻璃的透明度高融化温度低,所以碱性氧化物钙和钠的比例高,而硅的比例小,而陶瓷相反,碱性氧化物和氧化硅一个膨胀系数高一个膨胀系数低,膨胀系数决定了热稳定性,所以陶瓷的膨胀系数小热稳定性好所以就不会像玻璃那么容易裂


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

玻璃是二氧化硅,陶瓷除了二氧化硅,还有铝钙铁等等,陶瓷的玻璃相没有玻璃那么高,就是说瓷器的分子排列比玻璃乱,所以韧性强一点。

玻璃本质上是液体,但瓷不是。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

玻璃是二氧化硅,陶瓷除了二氧化硅,还有铝钙铁等等,陶瓷的玻璃相没有玻璃那么高,就是说瓷器的分子排列比玻璃乱,所以韧性强一点。

玻璃本质上是液体,但瓷不是。


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

分子结构问题


为什么普通玻璃骤冷骤热会碎裂,而陶瓷不会?

分子结构问题