一種判斷玻璃形成的方法與流程

2023-10-11 06:39:39 2

本發明屬於玻璃材料領域，特別涉及一種判斷玻璃形成的方法。

背景技術：

玻璃不同於晶體材料，具有許多特殊的性能。如各項同性，介穩性，可逆性，連續性等。在生活中應用十分廣泛，隨處可見。其在凝聚態物理上也有其獨特的研究價值，被認為是介於固態與液態之間的一種材料。在科研與生產中判斷所獲得的材料是否是玻璃具有重要意義。

判斷玻璃形成的方法主要有x射線衍射分析和差示掃描量熱法。x射線衍射分析是利用晶體形成的x射線衍射，對物質進行內部原子在空間分布狀況的結構分析方法。將具有一定波長的x射線照射到結晶性物質上時，x射線因在結晶內遇到規則排列的原子或離子而發生散射，散射的x射線在某些方向上相位得到加強，從而顯示與結晶結構相對應的特有的衍射現象。玻璃不同於晶體結構，在x射線衍射分析中無衍射峰，可據此判斷是否形成玻璃。差示掃描量熱法，一種熱分析法。在程序控制溫度下，測量輸入到試樣和參比物的功率差(如以熱的形式)與溫度的關係。差示掃描量熱儀記錄到的曲線稱dsc曲線，它以樣品吸熱或放熱的速率，即熱流率dh/dt為縱坐標，以溫度t或時間t為橫坐標，可以測定多種熱力學和動力學參數。玻璃在玻璃轉變溫度區間發生玻璃轉變具有熱效應，可通過差式掃描量熱發判定。以上兩種方法成本較高，且較為耗時。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種判斷玻璃形成的方法，該方法簡單、快速。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

一種判斷玻璃形成的方法，包括如下步驟：

1)制樣：按照待判斷組成進行稱量、配料，並製成適合氣動懸浮加熱裝置評測用的球形樣品；

2)懸浮：啟動氣動懸浮加熱裝置將球形樣品懸起，並加熱熔融，使球形樣品溫度處於液相線溫度以上；

3)淬冷：停止加熱，繼續使熔體保持懸浮狀態，使其在氣動懸浮條件下自然冷卻；

4)圖片記錄：按照下述順序放置成像裝置，背景平行光源、球形樣品、凸透鏡、小孔光闌、帶通濾光片、成像屏、高速攝像機；各裝置的中心共線且小孔光闌置於凸透鏡焦點處，調節凸透鏡與球形樣品之間距離，使小孔光闌對球形樣品熱輻射的濾光效果達到最佳，調節各裝置位置獲取清晰圖像；

5)判斷：觀察圖像，球形樣品中央若始終觀察到圓形亮斑現象，則該冷卻條件下能形成玻璃。

按上述方案，步驟2所述氣動懸浮加熱裝置包括圓錐噴嘴和雷射加熱裝置；球形樣品放置於圓錐噴嘴上，氣體由下向上噴出將樣品懸浮於圓錐噴嘴上而不與之接觸,且雷射加熱裝置從上下兩個方向同時加熱球形樣品。

按上述方案，步驟2中球形樣品溫度處於液相線溫度以上保持一分鐘。

按上述方案，步驟2加熱方式為co2雷射加熱。

按上述方案，步驟3自然冷卻過程中不與器皿接觸，充分避免異相成核。

按上述方案，步驟3氣動懸浮條件下自然冷卻接近1000k/s的冷卻速率。

按上述方案，所述背景平行光源發射的雷射波長是532nm。

按上述方案，所述的帶通濾光片允許通過的中心波長是532nm。

本發明的有益效果是：

本發明操作過程中，熔滴懸浮於氣流中的，淬冷過程，不與器皿接觸，極大程度避免了異相成核對玻璃形成的幹擾。

熔滴懸浮於氣流中，淬冷時關閉雷射，高速氣流使熔滴快速降溫，實現近1000k/s的冷卻速率。如此大的冷卻速度結合不接觸器皿成玻，可以極大拓展被判斷材料的種類。

本發明直接觀察高速攝像機所獲得的圖像，快速簡單，能直觀的判斷玻璃形成。

附圖說明

圖1：圖片記錄攝像裝置示意圖；

圖2：實施例1圖片記錄攝像裝置所記錄圖片；

其中，1-背景平行光源；2-球形樣品；3-圓錐噴嘴；4-雷射加熱裝置；5-凸透鏡；6-小孔光闌；7-帶通濾光片；8-成像屏；9-高速攝像機；10-氣流。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。

實施例1：

一種判斷物質能形成玻璃方法，它包括如下步驟：

1)熔制:將一定比例的氧化鈣、氧化鋁粉末混合均勻，壓成片狀,取約15mg的原料置於懸浮熔爐內，打開上雷射從原料上部進行加熱熔融，在表面張力的作用下，熔融液體自動接近於球狀。關閉雷射，取出球形樣品。

2)懸浮：將上述球形樣品置於噴嘴上，打開氣流使球形樣品懸浮，然後打開上下雷射同時加熱，球形樣品熔融成熔滴懸浮於氣流中。

3)淬冷：關閉雷射，保留氣流。高速攝像機記錄淬冷過程圖像。

如圖1所示圖片記錄攝像裝置示意圖。其中，氣動懸浮熔爐裝置包括球形樣品2放置於圓錐噴嘴3上，氣流10由下向上噴出，將樣品懸浮於噴嘴上而不與噴嘴接觸，且雷射加熱裝置4從上下兩個方向同時加熱樣品。背景平行光源1發射平行雷射，依次通過球形樣品2、凸透鏡5、小孔光闌6、帶通濾光片7、成像8屏，到達高速攝像機9並記錄圖片。

其中高速攝像機以每秒不少於500張照片的幀數連續記錄，並在計算機上播放，實際形成的是一段樣品淬冷過程的錄像。若觀察到錄像中樣品中央始終出現圓形亮斑，則該樣品在該冷卻條件下形成玻璃。圖2為實施例1中圖片記錄攝像裝置所記錄圖片。

實施例2：

一種判斷物質能形成玻璃方法，它包括如下步驟：

1)熔制:將一定比例的氧化釔、氧化鋁粉末混合均勻，壓成片狀,取約15mg的原料置於懸浮熔爐內，打開上雷射從原料上部進行加熱熔融，在表面張力的作用下，熔融液體自動接近於球狀。關閉雷射，取出球形樣品。

2)懸浮：將上述球形樣品置於噴嘴上，打開氣流使球形樣品懸浮，然後打開上下雷射同時加熱，球形樣品熔融成熔滴懸浮於氣流中。

3)淬冷：關閉雷射，保留氣流。高速攝像機記錄淬冷過程圖像。