Schallgeschwindigkeit in Glasschmelzen

Abstract

Mit einem selbstgebauten Doppelkristallinterferometer wurden Geschwindigkeit und Dämpfung von Schallwellen in drei Schmelzen als Funktion der Temperatur bei 300 kHz gemessen. Aus der Dämpfung ergab sich die Volumenviskosität. Die Schallgeschwindigkeit kennzeichnet den elastischen Bereich der Schmelze oberhalb Tg als Funktion der jeweiligen Frequenz, der einer schnellen Verformung auf Maschinen eine Grenze setzt. Die Volumenviskosität steuert die Kühlvorgänge im Glasübergangsbereich. Die Messungen an B₂O₃ stimmten mit den Werten anderer Verfasser gut überein. Die Schmelze hat im Gegensatz zur Norm einen positiven Temperaturkoeffizienten bei hohen Temperaturen. Ein zinkhaltiges Bor-Alumosilicatglas (ZKN 7) zeigt die Anomalie noch stärker und hat sie auch im glasigen Bereich. Außerdem waren bei diesem Glas der elastische Bereich und das Verhältnis von Volumen- zur Scherviskosität relativ groß. Ein Bleisilicatglas (F 2) verhielt sich „normal". Die Anomalien werden durch hochquarzähnliche Strukturelemente erklärt. Phonon velocity in glass melts A double crystal interferometer was built for determining the velocity and damping of phonons in three melts over a range of temperatures at 300 kHz. The damping allowed calculation of the bulk viscosity. The phonon velocity characterizes the elastic range of the melt above Tg as a function of the respective frequency, which limits the rapid deformation by machines. The bulk viscosity governs annealing in the transformation range. Measurements on B₂O₃ agreed well with those obtained by other authors. Atypically the melt shows a positive temperature coefficient at high temperatures. A glass containing zinc (ZKN 7) showed this anomaly more strongly and in the glassy state as well. The elastic range and the ratio of bulk to shear viscosity was relatively high for this glass. A lead silicate (F 2) showed `normal' behaviour. The anomalies are interpreted by means of high quartz-like structural groups. Vitesse de propagation du A l'aide d'un interférometre à double cristal de fabrication propre, on mesure la vitesse et l'amortissement d'ondes sonores de 300 kHz dans trois fontes en fonction de la température. A partir de l'amortissement, on obtient la viscosité volumique. La vitesse de propagation du son caractérise le domaine élastique de la fonte au-delà de Tg en fonction des fréquences respectives, qui sont limitées par une déformation rapide sur les machines. La viscosité volumique controle les processus de refroidissement dans le domaine de transition vitreuse. Les mesures effectuées sur B₂O₃ concordent bien avec son dans les fontes de verre les valeurs fournies par d'autres auteurs. Contrairement à ce qui se produit normalement, la fonte possède un coefficient de température positif aux températures élevées. Un verre boro-alumino-silicaté renfermant du zinc (ZKN 7) présente cette anomalie de maniere encore plus marquée, même dans le domaine vitreux. En outre, le domaine élastique et le rapport entre la viscosité volumique et la viscosité de cisaillement sont relativement importants dans ce verre. Un verre de silicate de plomb (F2) a un comportement „normal". Ces anomalies sont expliquées par la présence d'éléments structuraux du type quartz supérieur.