熱力學(xué)條件

熔融體是物質(zhì)在熔化溫度以上的一種高能量狀態(tài)，隨著溫度的下降，根據(jù)熔體釋放能量的大小不同，可以有三種冷卻過程。

1、結(jié)晶化。熔體中的質(zhì)點進行有序排列，釋放出結(jié)晶潛熱，系統(tǒng)在凝固過程中始終處于熱力學(xué)平衡的能量最低狀態(tài)。

2、玻璃化。質(zhì)點的重新排列不能達到有序化程度，固態(tài)結(jié)構(gòu)仍具有熔體遠程無序的結(jié)構(gòu)特點，系統(tǒng)在凝固過程中，始終處于熱力學(xué)介穩(wěn)狀態(tài)。

3、分相。熔體在冷卻過程中中，不再保持結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計均勻性，質(zhì)點的遷移使系統(tǒng)發(fā)生組分偏聚，從而形成互補混溶并且組成不同的兩個玻璃相，分相使系統(tǒng)的能量有所下降，但仍處于介穩(wěn)態(tài)。

從熱力學(xué)觀點分析，非晶態(tài)物質(zhì)總是有降低內(nèi)能，向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。在一定條件下，通過析晶或分相放出能量，使系統(tǒng)處于低能量、更加穩(wěn)定的狀態(tài)。?[4]?

結(jié)晶化學(xué)條件

形成玻璃要避免析晶，過冷度大，冷卻速度快，防止成核并變大。

1、鍵參數(shù)。 主要從結(jié)晶化學(xué)角度，根據(jù)原子參數(shù)或鍵參數(shù)的大小來說明物質(zhì)形成非晶態(tài)的能力。

對于氧化物玻璃 ，一般認(rèn)為是一種無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從陽離子在構(gòu)成這一無規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中可能起的作用，把它們分成了三類 ：

第一類本身可以構(gòu)成玻璃結(jié)構(gòu)，稱為玻璃網(wǎng)狀形成體。 如 B 、Si、Ge、P、Al；

第二類屬于起調(diào)整作用的，稱為網(wǎng)絡(luò)調(diào)整體，如Pb；

第三類的作用在前兩類之間。

這一 分類與場強z/a2（其中z為陽離子電荷，a 為正負(fù)離子間距 ) 、 單鍵強度 、 負(fù)電性之間的關(guān)系如圖《鍵參數(shù)與非晶態(tài)形成能力》所示：

鍵參數(shù)與非晶態(tài)形成能力

定性地說 ，z/a2、單鍵強度、 負(fù)電性越大，形成玻璃能力越強。 這一規(guī)律雖然主要是從氧化物玻璃形成的經(jīng) 驗中總結(jié)出來的，但是對指導(dǎo)金屬非晶態(tài)制備，也是有意義的。事實上，相 當(dāng)多的非晶態(tài)合金材料在摻入了如 Si、 P 之類元素之后更易于形成非晶態(tài)。?[5]?

2、鍵型?；瘜W(xué)鍵的特性是決定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要因素，也是影響非晶態(tài)結(jié)構(gòu)能否形成的主要因素。一般而言，具有極性共價鍵和半金屬共價鍵的元素才能形成非晶態(tài)。

一般正負(fù)離子的電負(fù)性差值約在1.5~2.5之間，其中正離子有極強的極化力。單鍵強度>335kJ.mol-1的化合物，在能量上有利于形成底配位數(shù)的原子團結(jié)構(gòu)如[SiO4]、[BO3]，這些原子團連接成鏈狀、層狀、或架狀，熔融時黏度很大，冷卻時分子團聚集成無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，傾向于形成非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。

動力學(xué)條件

從結(jié)晶動力學(xué)理論出發(fā)的討論，把非晶態(tài)的形成過程看成是成核率很小，或晶核長速度很小的過程，也就是 直接把晶體 長的成核、生長理論應(yīng)用于非晶態(tài)的形成。