本發(fā)明屬于玻璃材料領(lǐng)域，特別涉及一種判斷玻璃形成的方法。

背景技術(shù)：

玻璃不同于晶體材料，具有許多特殊的性能。如各項同性，介穩(wěn)性，可逆性，連續(xù)性等。在生活中應(yīng)用十分廣泛，隨處可見。其在凝聚態(tài)物理上也有其獨特的研究價值，被認(rèn)為是介于固態(tài)與液態(tài)之間的一種材料。在科研與生產(chǎn)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(zhì)進(jìn)行內(nèi)部原子在空間分布狀況的結(jié)構(gòu)分析方法。將具有一定波長的x射線照射到結(jié)晶性物質(zhì)上時，x射線因在結(jié)晶內(nèi)遇到規(guī)則排列的原子或離子而發(fā)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(jié)晶結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的特有的衍射現(xiàn)象。玻璃不同于晶體結(jié)構(gòu)，在x射線衍射分析中無衍射峰，可據(jù)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(guān)系。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(biāo)，以溫度t或時間t為橫坐標(biāo)，可以測定多種熱力學(xué)和動力學(xué)參數(shù)。玻璃在玻璃轉(zhuǎn)變溫度區(qū)間發(fā)生玻璃轉(zhuǎn)變具有熱效應(yīng)，可通過差式掃描量熱發(fā)判定。以上兩種方法成本較高，且較為耗時。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)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(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)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(jìn)行稱量、配料，并制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，并加熱熔融，使球形樣品溫度處于液相線溫度以上；

3)淬冷：停止加熱，繼續(xù)使熔體保持懸浮狀態(tài)，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于凸透鏡焦點處，調(diào)節(jié)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(dá)到最佳，調(diào)節(jié)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(xiàn)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激光加熱裝置；球形樣品放置于圓錐噴嘴上，氣體由下向上噴出將樣品懸浮于圓錐噴嘴上而不與之接觸,且激光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中球形樣品溫度處于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激光加熱。

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(fā)射的激光波長是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(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明操作過程中，熔滴懸浮于氣流中的，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干擾。

熔滴懸浮于氣流中，淬冷時關(guān)閉激光，高速氣流使熔滴快速降溫，實現(xiàn)近1000k/s的冷卻速率。如此大的冷卻速度結(jié)合不接觸器皿成玻，可以極大拓展被判斷材料的種類。

本發(fā)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-激光加熱裝置；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(fā)明，下面結(jié)合實施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

實施例1：

一種判斷物質(zhì)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的原料置于懸浮熔爐內(nèi)，打開上激光從原料上部進(jìn)行加熱熔融，在表面張力的作用下，熔融液體自動接近于球狀。關(guān)閉激光，取出球形樣品。

2)懸?。簩⑸鲜銮蛐螛悠分糜趪娮焐希蜷_氣流使球形樣品懸浮，然后打開上下激光同時加熱，球形樣品熔融成熔滴懸浮于氣流中。

3)淬冷：關(guān)閉激光，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放置于圓錐噴嘴3上，氣流10由下向上噴出，將樣品懸浮于噴嘴上而不與噴嘴接觸，且激光加熱裝置4從上下兩個方向同時加熱樣品。背景平行光源1發(fā)射平行激光，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(dá)高速攝像機9并記錄圖片。

其中高速攝像機以每秒不少于500張照片的幀數(shù)連續(xù)記錄，并在計算機上播放，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(xiàn)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(zhì)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的原料置于懸浮熔爐內(nèi)，打開上激光從原料上部進(jìn)行加熱熔融，在表面張力的作用下，熔融液體自動接近于球狀。關(guān)閉激光，取出球形樣品。

2)懸浮：將上述球形樣品置于噴嘴上，打開氣流使球形樣品懸浮，然后打開上下激光同時加熱，球形樣品熔融成熔滴懸浮于氣流中。

3)淬冷：關(guān)閉激光，保留氣流。高速攝像機記錄淬冷過程圖像。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種判斷玻璃形成的方法。按照待判斷組成進(jìn)行稱量、配料，并制成適合氣動懸浮加熱裝置評測用的球形樣品；啟動氣動懸浮加熱裝置將球形樣品懸起，并加熱熔融，使球形樣品溫度處于液相線溫度以上；停止加熱，繼續(xù)使熔體保持懸浮狀態(tài)，使其在氣動懸浮條件下自然冷卻；調(diào)節(jié)裝置位置獲取清晰圖像；觀察圖像，球形樣品中央若始終觀察到圓形亮斑現(xiàn)象，則該冷卻條件下能形成玻璃。本發(fā)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。

技術(shù)研發(fā)人員：岳遠(yuǎn)征;袁政;陶海征;單志濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.10.03