Elastic constants of glass melts above the glass transition temperature from ultrasonic and axial compression measurements

Abstract

It will be shown that on the basis of ultrasonic measurements in connection to density, viscosity and axial compression experiments the temperature- and frequency-dependent elastic constants and the maximum of attenuation can be determined. The ultrasonic measurements are extended over the whole temperature range from room temperature up to 1300 °C. Glasses and their melts with different chemical compositions (silicates and phosphates) and properties are investigated. The results are compared and correlated with those mechanical properties of melts which are obtained from axial compression measurements of cylindrical glass specimens, such as relaxation behaviour, brittleness, influence of redox conditions, etc. It is found that the results of the two methods are compatible. The advantage of the ultrasonic method is that it covers a larger viscosity-temperature range than the cylinder-compression method. The disadvantage is that it is restricted to the linear viscoelastic region. Es wird gezeigt, daß auf der Grundlage von Ultraschallmessungen im Zusammenhang mit Dichte, Viskosität und axialen Zylinderstauch-Messungen die temperatur- und frequenzabhängigen elastischen Konstanten und das Maximum der Dämpfung bestimmt werden können. Die Ultraschallmessungen erstrecken sich über den gesamten Temperaturbereich von Raumtemperatur bis 1300 °C. Gläser und Schmelzen mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen (Silicate und Phosphate) und Eigenschaften werden untersucht. Die Ergebnisse werden mit denjenigen mechanischen Eigenschaften der Schmelzen verglichen und korreliert, die von den axialen Stauchungsmessungen zylindrischer Glasproben erhalten wurden, wie Relaxationsverhalten, Sprödigkeit, Einfluß von Redoxbedingungen usw. Die Ergebnisse beider Methoden sind in sich konsistent. Der Vorteil der Ultraschallmethode liegt darin, daß sie sich über einen größeren Viskositäts-Temperaturbereich erstreckt als die Zylinderstauchmethode. Der Nachteil besteht darin, daß sie auf den linearen viskoelastischen Bereich beschränkt ist.