[发明专利]玻璃的转变温度和硬度的预测方法

权利要求书

1.一种玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）玻璃结构信息检测

采用微观结构表征方法在室温下获得玻璃微观结构信息，既，随化学组成变化的各网络形成体x₁、x₂、x₃……x_n的配位情况，记录与每种网络形成体配位情况相对应的含量f₁、f₂、f₃……f_n，计算玻璃单位网络形成体配位C的公式为：

（1），

式中，f_O、M分别代表氧原子在玻璃原料中的含量和玻璃原子总数；

（2）结构配位和网络形成结构链维度计算

基于玻璃粘度与温度的变化关系，得到与玻璃的转变温度所对应的粘度与步骤（1）获得玻璃微观结构的关系，建立玻璃的转变温度T_g的理论计算模型，其计算公式为：

（2），

式中：

T_g1表示已知样品玻璃的转变温度，

C表示单位网络形成体配位，

C₁表示已知样品网络形成体配位；

（3）玻璃的转变温度和硬度预测的计算公式

采用硬度计测量玻璃样品的硬度值H₁、H₂……H_n，得到硬度与步骤（1）获得玻璃微观结构相配位的线性变化值L，其计算公式为：

（3）；

（4）玻璃的转变温度和硬度预测的计算结果

根据玻璃网络结构链的维度，结合步骤（3）计算的测试硬度值与玻璃微观结构配位的线性变化关系，建立玻璃硬度H的计算公式：

（4），

式中，H表示玻璃硬度；L表示线性变化值；d表示玻璃单位网络形成体结构链维度。

2.根据权利要求1所述的玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，在所述的步骤（1）之前包含对一个同类样品进行网络形成体配位C₁及玻璃的转变温度T_g1的测试步骤。

3.根据权利要求1所述的玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，步骤（1）所述的微观结构表征方法包括核磁共振、拉曼光谱、红外光谱、X射线光电子能谱、X射线吸收精细结构光谱。

4.根据权利要求1所述的玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，步骤（2）还包括：用玻璃单位网络形成体配位来计算玻璃结构中原子在三维空间的自由度F，其计算公式为：

（5）；

将所述玻璃结构中原子在三维空间的自由度与玻璃结构熵S相关联，其计算公式为：

（6），

式中：

n表示玻璃结构中的原子数目，

B表示玻璃结构的波尔兹曼常数，

Ω表示玻璃结构中的原子自由度构型变化程度。

5.根据权利要求4所述的玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，将玻璃结构的熵值用于表达玻璃的粘度η，其表达式为：

（7），

式中，η'表示玻璃在温度无限大时的粘度，

μ表示玻璃在温度无限大时的热力学常数，

T表示玻璃在温度无限大时的温度；

玻璃在温度无限大时的粘度η'为10^-5 Pa·s，玻璃的粘度η可认为是10¹² Pa·s，将之代入表达式（3）～表达式（6），得到预测玻璃的转变温度的计算模型。

6.根据权利要求1所述的玻璃的转变温度和硬度的预测方法，其特征在于，所述的步骤（4）包括玻璃网络结构链的维度d，其计算公式为：

（8），

式中，某网络形成体配位x_n＞4，则该项表示为3f_n。