无定形体形成的结晶化学条件
形成玻璃要避免析晶,过冷度大,冷却速度快,防止成核并变大。
1、键参数。 主要从结晶化学角度,根据原子参数或键参数的大小来说明物质形成非晶态的能力。
对于氧化物玻璃 ,一般认为是一种无规网络结构,从阳离子在构成这一无规网络结构中可能起的作用,把它们分成了三类 :
第一类本身可以构成玻璃结构,称为玻璃网状形成体。 如 B 、Si、Ge、P、Al;
第二类属于起调整作用的,称为网络调整体,如Pb;
第三类的作用在前两类之间。
这一 分类与场强z/a2(其中z为阳离子电荷,a 为正负离子间距 ) 、 单键强度 、 负电性之间的关系如图《键参数与非晶态形成能力》所示:
键参数与非晶态形成能力
定性地说 ,z/a2、单键强度、 负电性越大,形成玻璃能力越强。 这一规律虽然主要是从氧化物玻璃形成的经 验中总结出来的,但是对指导金属非晶态制备,也是有意义的。事实上,相 当多的非晶态合金材料在掺入了如 Si、 P 之类元素之后更易于形成非晶态。
2、键型。化学键的特性是决定物质结构的主要因素,也是影响非晶态结构能否形成的主要因素。一般而言,具有极性共价键和半金属共价键的元素才能形成非晶态。
一般正负离子的电负性差值约在1.5~2.5之间,其中正离子有极强的极化力。单键强度>335kJ.mol-1的化合物,在能量上有利于形成底配位数的原子团结构如[SiO4]、[BO3],这些原子团连接成链状、层状、或架状,熔融时黏度很大,冷却时分子团聚集成无规则网络,倾向于形成非晶态结构。