玻璃工艺学第一章
、第一章
名词解释：1硼反常、2混合碱效应、3压制效应、4网络外体、5网络形成体、6网络中间体、7玻璃热历史2、广义或狭义的玻璃定义是什么？玻璃的通性有哪些？3、玻璃结构的两大主要学说的重点是什么？玻璃结构的特点是什么？4、查找资料，论述玻璃组成、结构、性能之间的关系。5、试述普通硅酸盐玻璃中五种氧化物的作用。
1单纯含有B2O3和SiO2成分的熔体，由于它们的结构不同（前者是层状结构，后者是架状结构），因此难以形成均匀一致的熔体，是不可混溶的。从高温冷却过程中，将各自富集成一个体系，形成互不溶解的两层玻璃（分相）。当加入Na2O后，硼的结构发生变化通过Na2O提供的游离氧，由硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4]，使硼的结构从层状结构向架状结构转变，为B2O3与SiO2形成均匀一致的玻璃创造条件。在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。
2当玻璃中含有一种碱性氧化物时，再向其中加入第二种碱性氧化物，玻璃的离子扩散，化学稳定性，电性，粘度等产生反常的现象。通常称为混合碱效应（MAE效应）——————这相当于是玻璃中的双碱效应。
3在无碱的二元玻璃中,玻璃的电阻随RO含量增加而下降的现象
4不单独形成玻璃,不参加网络,一般处于网络之外.
5能单独形成玻璃,在玻璃中形成特有的网络体系.
6一般不能生成玻璃,去做呀介于网络形成体与网络外体之间.
7玻璃的热历史是玻璃在从高温冷却过程中,经过转变温度区域和退火温度区域的热经历,包括在此间的停留时间和降温速率。
二答：玻璃：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风却透光。玻璃的通性有四点：1.各向同性.2.无固定熔点3.介稳性4.性质变化的连续性和可逆性。
三答: 玻璃结构的两大主要学说为晶子学说和无规则网络学说. 晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成,这些晶子不同于微晶,是带有点阵变形的有序排列区域,分散在无定形介质中,且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的,两者间并无明显界限. 晶子学说为X-射线结构分析数据所证实,玻璃的X-射线衍射图,一般发生宽的衍射峰,与相应晶体的强烈尖锐的衍射峰有明显的不同,但二者所处的位置是基本相同的.把晶体磨成细粉,颗粒度小于0.1微米时,其X-射线衍射图也发生一种宽广的衍射峰,与玻璃类似,且颗粒度越小,射峰的峰值宽度越大.学说重点强调了玻璃结构的近程有序性,不均匀性和不连续性. 无规则网络学说论点是像石英晶体一样,熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体,玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的,但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构.论据:瓦伦等人的X-射线衍射结果先后皆支持了这一学说. 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性,统计均匀性与无序性,可以解释玻璃的各向同性,内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等. 玻璃结构的特点是短程有序和长程无
序,从宏观上看玻璃主要表现为无序,均匀和连续性,而从微观上看它又是有序,不均匀和不连续性.
四答: 结构：原子或离子彼此以一定的方式组织起来。
性能：玻璃对外来因素（热、电、光、机械力、化
学介质等）作出的反应。
总的规律：玻璃的成分通过结构决定性质
第一类性质：具有迁移特性。一般通过离子的迁移体现
出来。玻璃成分和性质之间不是简单的加和关系，可以
用离子迁移过程中克服势垒的能量来标志。经过转变温
度区时，性质一般是逐渐变化的。
第二类性质：不是某一离子活动的体现，而与整个玻璃
网络有关。玻璃成分和性质之间的关系符合加和法则。
经过转变区时，产生突变
五答: 氧化钙CaO
钙离子不参加网络，属网络外体离子，配位数一般为6。
Ca2+有极化桥氧、减弱硅氧键的作用：降低高温黏度。
Ca2+对结构有积聚作用：含量过多，低温增加玻璃液的
黏度，玻璃料性变短，脆性增大，析晶倾向增大。
氧化镁MgO
存在两种配位状态（4或6），大多数位于八面体中，属
网络外体。
当碱金属氧化物含量较多时也有可能处于四面体中进入
网络，使玻璃结构疏松。
以MgO取代部分CaO可以降低玻璃析晶能力，调整玻璃
的料性。
含镁玻璃在水和碱液作用下，表面易于形成硅酸镁薄
膜，产生脱片现象。
氧化铝Al2O3
Al3+有两种配位状态，4或6。
当＞1时，Al3+位于四面体中，当＜1
时，Al3+位于八面体中。
场强较大的阳离子如Li+、B3+、Be2+存在时，Al3+位于八
面体中。
当Al3+位于四面体中时，参与[SiO4]网络，起到补网作
用，使玻璃结构趋于紧密。
对玻璃的电学性能有不良作用——反常现象。
（SiO2）
增加熔融温度、化学稳定性、热稳定性、机械强度,降低密度、热膨胀系数
氧化钠(Na2O)
降低化学稳定性、耐热性、熔融温度、
析晶倾向、退火温度、韧性
玻璃工艺课后习题
玻璃工艺学前十六章课后习题 第一章玻璃的结构和组成 1-1名词解释 硼-铝反常：当硅酸盐玻璃中不存在B2O3时，Al2O3代替SiO2能使折射率变大、密度等增大，体现在一系列性质变化中，如折射率、密度、硬度、弹性模量。在介电常数与膨胀系数变化曲线中显得很模糊。色散、电导与介质损耗等不出现硼反常现象。 硼-氧反常：B2O3加入Na2O后，氧化钠所提供的氧使【BO3】三角体变成【BO4】四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间转变为三维的架状结构，从而加强了网络，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随Na2O或NaO的加入量的变化规律相反，出现硼铝酸盐的硼反常现象。 硼反常：由于Na2O的加入，氧化钠所提供的氧使【BO3】三角体变成【BO4】四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间转变为三维的架状结构。 铝反常：氧化铝的结构状态依氧化铝和碱金属相对含量的不同而变化的这种现象称为铝反常现象。 解聚：在熔融SiO2,O/Si比为2:1，【SiO4】连接成架状。若加入Na2O则使氧硅比比例升高，随加入量增加，氧硅比可由原来的2:1逐步升高到4:1，【SiO4】连接方式由架状到层状、带状、链状、环状直至断裂而形成【SiO4】岛状，这种架状【SiO4】断裂称为熔融石英的分化过程。 积聚：在熔融SiO2,O/Si比为4:1，【SiO4】连接成岛状。若释放Na2O则使氧硅比比例降低，随释放量增加，氧硅比可由原来的4:1逐步升高到2:1，【SiO4】连接方式由岛状到层状、带状、链状、环状直至断裂而形成【SiO4】架状，这种岛状【SiO4】断裂称为熔融石英的积聚过程。 混合碱效应:在二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的含量不变时，用一种碱金属氧化物取代另一种氧化物时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混和碱效应。 压制效应：在含碱硅酸盐中随RO的升高，使R﹢在扩散中系数下降，这种现象叫做压制效应。 逆性玻璃：如果玻璃中同时存在两种以上金属离子，而且它们的大小和所带电荷不相同时，情况就大为不同，即使Y<2也能制成玻璃，而且某些性能随金属离子数的增到而变好。一般称为逆性玻璃。 网络外体：单键强度小于250KJ/mol，这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而
玻璃工艺学复习资料
第一章玻璃的定义与结构 1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。 转变温度：使非晶态材料发生明显结构变化，导致热膨胀系数、比热容等性质发生突变的温度范围。 非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥 氧。 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。 硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。 混合碱效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。 2、玻璃的通性有哪些？ 各向同性；无固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性； ①.各向同性 玻璃态物质的质点总的来说都是无规则的，是统计均匀的，因此，它的物理化学性质在任何方向都是相同的。这一点与液体类似，液体内部质点排列也是无序的，不会在某一方向上发现与其它方向不同的性质。从这个角度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。 ②.无固定熔点 玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域（软化温度范围）内进行的，（从固态到熔融态的转变常常需要经历几百度的温度范围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。 ③.介稳性 玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统内能尚未处于最低值而比相应的结晶态物质含有较高的能量。还有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。 ④.性质变化的渐变性和可逆性 玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质变化是连续的和可逆的，其中有一段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。 3、分别阐述玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说内容。 答：（1）玻璃的晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，即有一定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，并未指出相互之间的联系，因而对玻璃结构的理解是初级和不完善的。总的来说，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、不均匀性和不连续
玻璃工艺期末复习提纲
注意： 1．以下内容仅为帮助各位在复习时理清思路，不与期末考题产生任何关联性，更非出题形式。 2．答题应看清题意，不要照搬书本内容，答题形式应合理。例如简答题除了列举关键点之外，还应对其作简要说明；综合题则应进行详细分析。 玻璃工艺学——基础理论 绪论 1.近一、二十年，建筑玻璃朝哪些方向发展？ 2.试举例说明玻璃的特点和用途。 第一章玻璃的结构与组成 1.玻璃的基本含义。 2.玻璃态物质主要特征。 3.玻璃的结构取决于哪些因素？ 4.近代关于玻璃结构的主要假说，对于目前最具影响力的两大玻璃结构假说的理解和比较。 5.硼反常、硼－铝反常现象及其原因。 6.混合碱效应及其产生的机理，混合碱效应对有关性能的影响。 7.网络外体、玻璃网络形成体、网络中间体的含义和特征。 8.玻璃的热历史及其对玻璃性质的影响。 9.网络外体、玻璃网络形成体、网络中间体在玻璃结构中的作用，会具体分析各种氧化物在玻璃中 的作用和对主要性能的影响。 10.积聚作用及其对玻璃性质的影响。 11.逆性玻璃的含义和特点。 第二章玻璃的形成规律 1.玻璃形成的方法（熔融冷却法和其他非熔融法）。 2.从热力学、动力学和结晶化学的角度理解玻璃形成的条件。 3.3T图 4.学会分析简单三元系统玻璃形成区。 第三章熔体和玻璃体的相变 1.引起析晶和分相的原因有哪些？ 2.如何避免分相和析晶？ 3.分相对玻璃性能的影响和分相在玻璃中的应用。 4.高硅氧玻璃的制备原理和工艺过程。 5.分相对析晶的影响。
6.从相平衡的角度解释：为什么玻璃组分越复杂对其形成玻璃越有利？ 7.TiO2、P2O5和氟化物等常见的微晶玻璃成核剂，诱导析晶的机理有何不同？ 8.微晶玻璃的特性、优势及常见分类。 9.如何保持微晶玻璃的透明性？ 10.为何微晶玻璃具有较高的强度？ 11.在制备低膨胀玻璃锂铝硅微晶玻璃时，采用（TiO2+ZrO2）混合成核剂有何优势？ 第四章玻璃的粘度及表面性质 1.理解为何使用粘度来描述玻璃生产工艺较用温度更为科学？ 2.粘度与温度的关系。 3.玻璃组成与粘度之间的关系，并以硅酸盐玻璃为例，分析如何调整组成可使玻璃粘度降低或升高。 4.测试粘度的方法（包括高温粘度和低温粘度），及其适用范围。 5.影响玻璃表面张力的因素有哪些，举例说明表面张力对玻璃工艺生产的影响（有利、不利两方面）。 6.玻璃的料性及其对于工艺的影响。 7.高温化学钢化和低温化学钢化的异同。 8.如何提高封接玻璃的气密粘结性？ 9.离子交换在玻璃工业中的应用。 第五章玻璃的力学和热学性质 1.玻璃的热稳定性 2.脆性 3.块状玻璃的实际强度远低于理论强度的原因是什么？ 4.如何提高玻璃的强度？ 5.为何纤维具有较高的强度？ 6.玻璃的膨胀系数、热稳定性与玻璃的成分、温度和热处理历史的关系。如何进行调整？ 7.玻璃制品耐急热的能力比耐急冷的能力强的原因。 8.玻璃的密度与组分的关系。 第六章玻璃的化学稳定性 1.化学稳定性 2.原生脱片 3.次生脱片 4.水、酸、碱、蒸汽对玻璃的侵蚀机理。 5.如何提高玻璃的化学稳定性？ 6.热处理制度对玻璃化学稳定性有何影响？ 7.含MgO的玻璃制品容易产生脱片的原因。 第七章玻璃的电学及磁学性质 1.电击穿 2.介电强度 3.离子导电、电子导电 4.玻璃的电导率与玻璃组成、结构和热处理工艺之间的关系。 第八章玻璃的光学性质 1.玻璃的折射率、色散、色差、反射率、吸收极限 2.改变玻璃光学性能的方法。
玻璃工艺学-130425
《玻璃工艺学》课程教学大纲 课程编号：4102105 英文名称：Glass Technology 编写人：赵彦钊编写日期：2013年7月 审核人：杨海波 一、课程说明 1.课程类别/课程性质：专业课/必修课 2.开课学期：第六学期 3.学时与学分：64/4 4.适用专业：无机非金属材料工程（玻璃方向） 5.先修课程：无机材料物理化学、硅酸盐热工设备 6.推荐教材或参考书目： 推荐教材赵彦钊、殷海荣主编. 玻璃工艺学. 化学工业出版社.2006 参考书目 [1]西北轻工业学院主编．玻璃工艺学．轻工业出版社.1982 [2]华东化工学院等主编．玻璃工艺原理．中国建筑工业出版社.1981 [3]作花济夫等编(蒋国栋等译)．玻璃手册．中国建筑工业出版社.1985 [4]上海玻璃与搪瓷研究所主办．玻璃与搪瓷（杂志） 7. 考核方式：闭卷考试，平时成绩25%-35% 8．课外自学要求：按教学进程布置作业。 9. 主要实践教学环节：工艺综合实验40学时（实验单独设置） 二、课程的目的和任务 玻璃工艺学是材料科学与工程学院材料专业（玻璃方向）的专业必修课。本课程是研究玻璃的结构、性能、制备工艺以及玻璃组成、结构、性能三者关系等综合性应用技术科学。本课程要求学生系统地深入理解并掌握玻璃组成、结构、性能以及三者之间联系的玻璃物理化学；玻璃工艺原理、工艺流程、工艺因素；了解各种制品的生产流程、生产技术。 本课程的先修课程为无机材料物理化学、硅酸盐热工设备。 三、能力培养要求 通过学习本课程，培养学生在实践中运用课程所学的理论知识，分析和解决生产实践中的工艺技术问题，增长实践操作技能，巩固理论知识。 四、教学基本要求 通过本课程的各个教学环节，达到以下基本要求： 第一章玻璃的结构与组成
《玻璃工艺学》笔记DOC
第一章玻璃的结构与性质第一节玻璃的定义与通性 一、玻璃 外观 :即不同于液体 ,也不同于固体 ,透明或半透明 ,断裂时呈贝壳状。 结构 :以硅酸盐为主要成分的无定形物质。 性质 :冷却时不析晶 ,凝固时又硬又脆 . 狭义 :熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。 广义 :呈现玻璃转变现象的非晶态固体。 【玻璃的定义】 玻璃是由熔体过冷所得 ,随着粘度逐渐增大而固化,具有较大脆性和硬度 . 宏观性能类似于 固体 ,微观结构上具有近程有序 ,远程无序的无定形物质。 结构特征：局部原子具有类似于晶体的有序排列,宏观上原子排列类似于液体无序.即“近程 有序 ,远程无序” 二、玻璃的通性 1.各向同性 2.介稳性 3.无固定的熔点 4.从熔融态向玻璃态转化时物化性质随温度变化的连续性与可逆性 5.物理、化学性质随成分变化的连续性 第二节玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体一.玻璃结构学说（一）晶子学说 1.理论依据：兰德尔 1930 年提出微晶学说，微晶和无定形两部分组成，有明显的界限。 列别捷夫玻璃在 520C退火时，玻璃折射率变化反常，在500C之前呈线性分布，在520~ 590之间,突然变小,因为石英在573C的晶型转变,故推断玻璃中存在高分散石英微晶（晶子）聚集体. 2.观点 硅酸盐玻璃的结构是由各种不同的硅酸盐和SiO2的微晶体（晶子）所组成的。 晶子是带有晶格极度变形的有序区域 ,不具有正常晶格构造。 晶子分散在无定形介质中 ,过渡是逐渐完成的 ,无明显界线。 3.意义：第一次提出玻璃中存在微不均匀性和近程有序性。（二）无规则网络学说 1.理论依据 1932, 查哈里阿森 硅胶中存在 1~10nm 的不连续颗粒 ,图谱中有明显小角散射 . 玻璃中均匀分布 ,故结构是连续的、非周期性的 . 方石英具有清晰的、周期性的衍射峰，说明晶体排列有周期性的. 衍射带中主峰位置一致，说明结构单元一致[SiO4],石英玻璃与方石英中的原子间距相等?计算 得知玻璃中Si-O间距1.62A,而方石英中为1.60A. 2.基本观点：成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样 ,也是由一个三度空间网络组成 ,这种网络由离子多面体（四面体或三角体）构筑而成，晶体结构网由多面体无数次有规则、重复构成，而玻璃体结构中多面体缺乏对称性和周期性的重复。 3.意义：提出玻璃结构的连续性、统计均匀性与无序性【总结】 晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性，微不均匀性，即玻璃中存在一定的有序区域，这对于玻璃的分相，晶化等本质的理解提出了依据。 无规则网络学说说明了玻璃结构的连续性，统计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性， 内部性质均匀性和玻璃性质变化的连续性。 玻璃是几对矛盾的统一体。 二. 硅酸盐玻璃结构
第3章熔体和玻璃体
第三章熔体和玻璃体 §3-1 熔体的结构-聚合物理论 一、聚合物的形成 硅酸盐熔体聚合物的形成可分为三个阶段： （一）、石英颗粒分化 熔体化学键分析：离子键与共价键性(约52％)混合。 Si-O键：σ、п故具有高键能、方向性、低配位特点；R-O键：离子键键强比Si-O键弱 Si4+能吸引O2-； 在熔融SiO 2中，O/Si比为2：1，[SiO 4 ]连接成架状。若加入Na 2 O则使O/Si 比例升高，随加入量增加，O/Si比可由原来的2：1逐步升高到4：1，[SiO 4 ]连 接方式可从架状变为层状、带状、链状、环状直至最后断裂而形成[SiO 4 ]岛状， 这种架状[SiO 4 ]断裂称为熔融石英的分化过程。 由于Na+的存在使Si-O-Na中Si-O键相对增强，与Si相联的桥氧与Si的键 相对减弱，易受Na 2 O的侵袭，而断裂，结果原来的桥氧变成非桥氧，形成由两 个硅氧四面体组成的短链二聚体[Si 2O 1 ]脱离下来，同时断链处形成新的Si-O-Na 键。邻近的Si-O键可成为新的侵袭对象，只要有Na 2 O存在，这种分化过程将会继续下去。分化的结果将产生许多由硅氧四面体短链形成的低聚合物，以及一些 没有被分化完全的残留石英骨架，即石英的三维晶格碎片[SiO 2] n 。 （二）、各类聚合物缩聚并伴随变形 由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na 2 O，这个过程称为缩聚。 [Si0 4]Na 4 +[Si 2 O 7 ]NA 6 =[Si 3 O 10 ]Na 8 +Na 2 O （短链） 2[Si 3O 10 ]Na 8 =[SiO 3 ] 6 Na 12 +2Na 2 O （三）、在一定时间和一定温度下，聚合?解聚达到平衡 缩聚释放的Na 2 O又能进一步侵蚀石英骨架，而使其分化出低聚物，如此循环，最后体系出现分化?缩聚平衡。 熔体中存在低聚物、高聚物、三维晶格碎片、游离碱及石英颗粒带入的吸附物，因而熔体是不同聚合程度的聚合物的混合物，这些多种聚合物同时存在便是熔体结构远程无序的实质。 聚合物的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化温度升高，低聚物浓度增加 R=O/Si高，低聚物也随之增加。
玻璃工艺学复习材料
玻璃工艺学复习重点 第一章绪论 狭义的玻璃定义为：玻璃是一种熔融物冷却、凝固的非结晶（在特定条件下也能成为晶体）无机物质，是过冷的液体。 广义的玻璃定义是：结构上完全表现为长程无序的、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。 玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体。玻璃具有如下的特性：1、各向同性；2、无固定熔点；3、亚稳性（介稳性）4、变化的可逆性；5、可变化性。 晶子学说是由门捷列夫于1921年提出的。 晶子学说的成功之处在于它解开了玻璃是我微观结构不均匀性和近程有序的结构特性。 无规则网络学说：其排列是无序的，缺乏对称性和周期性重复，因而其内能大于晶体。无规则网络学说宏观上强调了玻璃中多面体相互排列的连续性，统计均匀性和无序性。 晶子学说以玻璃结构的近程有序为出发点，而无规则网络学说则强调了玻璃结构的连续性、统计均匀性和无序性。 准晶是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不做周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称（如5次对称轴）。 液晶：在一定温度范围出现液晶相，在较低温度为正常传晶的物质。
从宏观物理性质看：液晶既有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性。 从微观结构上看，晶体具有一定的长程有序性，即分子按某一从优方向排列，这是其物理性质各向异性的主要原因。然而，液晶又是平移无序或部分平移无序的，因而也具有某些类似液体的性质。 网络形成体（玻璃形成体）氧化物能单独形成玻璃。网络外体（玻璃整体）氧化物不能单独形成玻璃。网络中间体（玻璃中间体）氧化物一般不能单独生成玻璃。 第二章玻璃的主要性质 粘度是度量流体粘性大小的物理量。 粘度的物理意义是指面积为A的两平行液层，以一定的速度梯度dv/dx移动时需要克服的摩擦力。 石英颗粒的溶解、扩散速度加快，有利于玻璃的快速形成。 在璃的澄清过程中，气泡在玻璃液中的上升速度与玻璃液的粘度成反比。 在玻璃的均化过程中，不均质体的扩散速度也与玻璃的粘度成反比关系，因此玻璃粘度的降低，可加速不均物质和气泡的扩散，加快玻璃液的均化过程。 短型玻璃成型速度快。 玻璃的粘度随温度降低而逐渐增大，但随温度变化的粘度变化率有所不同，这种现象称为玻璃的料性。
【材料课件】材料工艺与设备
【材料课件】材料工艺与设备 课程编号： 课程名称：材料工艺与设备 英文名称：Technics and Equipment for Material Manufacture 学时：44学时 学分：2.5 授课对象：材料工程专业本科生 课程性质：一门材料科学与工程专业学生必修的专业基础课程。 先修课程：无机化学、材料科学与工程概论、材料科学基础、材料工程基础 一、课程教学目标 通过本课程的学习，使学生熟练把握材料的差不多加工工艺及有关工艺设备的应用常识，为今后从事材料工业生产或科研工作奠定良好的基础。同时通过本课程的学习，培养学生处理实际咨询题和逻辑思维的能力。 二、教学内容及差不多要求 材料生产差不多工艺原理 教学内容 1.1 材料生产的共性环节 1.2 几种材料生产的典型工艺流程 1.3 原料的性质 1.4 配料 1.5 熔化、烧成过程原理 差不多要求 使学生了解材料生产的一样工艺环节，把握玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等几种无机非金属材料生产和金属冶炼的典型工艺流程；了解常用原料的性质；把握各种材料的原料配料运算方法和原料烧成的差不多原理。 第二章粉体的制备 教学内容
2.1 物料破裂工艺方法与设备 2.2 物料粉磨工艺方法与设备 2.3 物料分级工艺方法与设备 2.4 物料收尘工艺方法与设备 差不多要求 使学生把握破裂比、粒径、分级效率等差不多概念；把握各种物料破裂和粉磨工艺及设备的选用原则；把握物料破裂、粉磨、分级、收尘要紧设备的工作原理、设备性能；了解设备的型号、生产厂家；了解各种物料破裂、粉磨、分级和收尘工艺和设备的最新进展趋势。 第三章物料的贮存、均化 教学内容 3.1 物料贮存的工艺方法与设备 3.2 物料均化的工艺方法与设备 差不多要求 使学生把握各种贮存、均化方法与设备的工作原理和选用原则，了解最新物料贮存、均化方法及设备的进展趋势。 第四章物料的输送、混合 教学内容 4.1 物料输送的工艺方法与设备 4.2 物料混合的工艺方法与设备 差不多要求 了解物料输送和混合中要紧设备的工作原理、性能指标及型号。 第五章成型与干燥 教学内容 5.1 陶瓷成型工艺与设备 5.2 耐火材料成型工艺与设备 5.3 玻璃成型工艺与设备 5.4 干燥设备 差不多要求
复习思考题--玻璃工艺学
第二篇玻璃工艺学 第二章玻璃的性质 1 、透光性是否是玻璃的通性？玻璃通性有哪些？ 2 、可否称玻璃为凝固的液体？ 3 、玻璃的粘度对生产有何 4 、玻璃有何结构特点？ 5 、两大结构学说各强调了玻璃结构的哪些方面？ 6 、相同成分的块状玻璃与玻璃纤维相比，哪种的机械强度更大？为什么？ 7 、为什么保温瓶壁通常都很薄？ 8 、为什么玻璃受急冷比受急热更容易破裂？ 9 、为什么水玻璃可以溶解于水而窗玻璃不能？ 10 、玻璃在大气中和在水中相比，哪种情况更容易破坏？ 11 、玻璃在常温状态下为什么可以被看作绝缘体？ 12 、为什么铅硅酸盐玻璃折射率比窗玻璃高？ 13 、下列氧化物，那些能使玻璃着色？为什么？ CaO 、CuO 、Cu2O 、Cr2O3 、CoO 、Mn2O3 第三章玻璃生产工艺 1 、平板玻璃生产时，为什么一般不用高岭土引入Al2O3 ？ 2 、以硝代碱引入Na2O ，有何利弊？ 3 、玻璃生产对配合料质量有何要求？ 4 、是否混合时间越长，均匀度越高？ 5 、如何提高配合料的均匀度？ 6 、玻璃生产，为什么不以氧化钙、氧化镁的形式引入玻璃成分，而用石灰石、白云石？ 7 、既然玻璃澄清是为了排除气泡，为什么使用澄清剂？ 8 、为什么箱式蓄热室比上升道式蓄热室能将空气预热到更高的温度？ 9 、说明排烟供气系统上各设备作用。 10 、平板玻璃生产通常使用哪些原料？各引入什么成分？ 11 、原料加工有何意义？ 12 、玻璃生产采用那些设备加工原料？为什么要避免“过粉碎”？ 13 、采用用哪些措施可以提高称量的准确性？ 14 、影响混合均匀度的因素有哪些？ 15 、混合过程中加水目的何在？可采用哪些形式加水？为什么要控制加水量、加水温度？ 16 、碎玻璃加入方式有哪些？各有何利弊？ 17 、碎玻璃加入量大时为什么要“补碱”？ 18 、生产中因故障导致硅砂使用量增大，可能会出现什么缺陷？ 19 、配合料储存采用什么设施？储存时间过长、过短各有什么后果？ 20 、玻璃熔制过程分哪几个阶段？各阶段的进行受哪些因素的影响？ 21 、玻璃熔制过程需要做到“四小稳”，内容是什么？ 22 、泡界线是怎样形成的？泡界线跑偏如何纠正？ 23 、随着熔制时间的延续，粉料熔化速度是加速进行还是减速进行？ 24 、配合料粒度对熔化速度有什么影响？ 25 、玻璃液澄清有何目的？粘度、表面张力对玻璃液澄清各有何影响？
玻璃工艺学第一章
、第一章 名词解释：1硼反常、2混合碱效应、3压制效应、4网络外体、5网络形成体、6网络中间体、7玻璃热历史2、广义或狭义的玻璃定义是什么？玻璃的通性有哪些？3、玻璃结构的两大主要学说的重点是什么？玻璃结构的特点是什么？4、查找资料，论述玻璃组成、结构、性能之间的关系。5、试述普通硅酸盐玻璃中五种氧化物的作用。 1单纯含有B2O3和SiO2成分的熔体，由于它们的结构不同（前者是层状结构，后者是架状结构），因此难以形成均匀一致的熔体，是不可混溶的。从高温冷却过程中，将各自富集成一个体系，形成互不溶解的两层玻璃（分相）。当加入Na2O后，硼的结构发生变化通过Na2O提供的游离氧，由硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4]，使硼的结构从层状结构向架状结构转变，为B2O3与SiO2形成均匀一致的玻璃创造条件。在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。 2当玻璃中含有一种碱性氧化物时，再向其中加入第二种碱性氧化物，玻璃的离子扩散，化学稳定性，电性，粘度等产生反常的现象。通常称为混合碱效应（MAE效应）——————这相当于是玻璃中的双碱效应。 3在无碱的二元玻璃中,玻璃的电阻随RO含量增加而下降的现象 4不单独形成玻璃,不参加网络,一般处于网络之外. 5能单独形成玻璃,在玻璃中形成特有的网络体系. 6一般不能生成玻璃,去做呀介于网络形成体与网络外体之间. 7玻璃的热历史是玻璃在从高温冷却过程中,经过转变温度区域和退火温度区域的热经历,包括在此间的停留时间和降温速率。 二答：玻璃：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风却透光。玻璃的通性有四点：1.各向同性.2.无固定熔点3.介稳性4.性质变化的连续性和可逆性。 三答: 玻璃结构的两大主要学说为晶子学说和无规则网络学说. 晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成,这些晶子不同于微晶,是带有点阵变形的有序排列区域,分散在无定形介质中,且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的,两者间并无明显界限. 晶子学说为X-射线结构分析数据所证实,玻璃的X-射线衍射图,一般发生宽的衍射峰,与相应晶体的强烈尖锐的衍射峰有明显的不同,但二者所处的位置是基本相同的.把晶体磨成细粉,颗粒度小于0.1微米时,其X-射线衍射图也发生一种宽广的衍射峰,与玻璃类似,且颗粒度越小,射峰的峰值宽度越大.学说重点强调了玻璃结构的近程有序性,不均匀性和不连续性. 无规则网络学说论点是像石英晶体一样,熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体,玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的,但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构.论据:瓦伦等人的X-射线衍射结果先后皆支持了这一学说. 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性,统计均匀性与无序性,可以解释玻璃的各向同性,内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等. 玻璃结构的特点是短程有序和长程无
玻璃工艺学
硼氧反常：纯B2O3玻璃中加入Na2O ，各种物理性质出现极值的现象。 硼反常：在钠硅玻璃中加入氧化硼时，性质变化曲线出现极值的现象。 玻璃：玻璃是一种具有无规则结构的非晶固体，其原子不象晶体在空间作长程有序的排列，而近似于液体具有短程有序长程无序的排列。 积聚作用：和非桥氧发生结合中与多余电荷的作用 解聚作用：提供多余的氧原子，使原有的桥氧变成非桥氧，使硅氧网络发生断裂 网络外体氧化物：不能单独生成玻璃，不参加网络体，处于网络之外。若是“游离氧”的提供者，起断网作用；若是断键的积聚者，起积聚作用。 网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系。起骨架作用。网络中间体氧化物：不能单独生成玻璃，作用介于网络生成体氧化物与网络外体氧化物之间。当配位数≥6时，处于网络之外，作用与网络外体氧化物相似；当配位数为4时，能参加网络，起补网作用。 玻璃的热历史：指玻璃从高温液态冷却，通过转变温区和退火温区的经历。 玻璃的通性：1.各向同性2.亚稳性3.无固定熔点4.性质变化的连续性5.性质变化的可逆性 为什么有亚稳性？ 1.玻璃由熔体急剧冷却得到，由于冷却速度快，粘度急剧增大，质点来不及作有规则的排列。系统内能不是处于最低值，而是处于亚稳态。（热力学观点看，玻璃态不稳定） 2.常温下，玻璃粘度远远大于析晶粘度，玻璃析晶必须克服很大的析晶势垒，玻璃结晶速度非常小，即析晶可能性很小，因此常温下玻璃能够稳定存在。（动力学观点看，玻璃态稳定）为什么无固定熔点？ 1.物质由熔体向固态玻璃转变时，随着温度降低，熔体的粘度逐渐增大，最后形成固态玻璃，此凝固过程中，相应温度变化范围宽。 2.在此温度变化范围内，始终没有结晶，即没有新晶相形成而产生突变，形成熔点。 玻璃的结构：指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度及它们彼此间的结合状态。 主要的玻璃结构学说：晶子学说、无规则网络学说、凝胶学说、五角对称学说、高分子学说一．晶子学说：晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成, 这些晶子不同于微晶, 是带有点阵变形的有序排列区域, 分散在无定形介质中, 且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的, 两者间并无明显界限。 成功之处：玻璃的结构特征是微不均匀性以及近程有序 未解决的问题：晶子的大小、含量和化学组成等未得到理论确定 二．无规则网络学说：无规则网络学说论点是像石英晶体一样, 熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体, 玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的, 但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构。 成功之处：玻璃的结构特征是玻璃中的离子与多面体相互间排列的均匀性连续性和无序性未解决的问题：玻璃的结构中微不均匀、不连续性和近程有序等问题无法解释。 钠钙硅玻璃的结构： 结构中的骨架为硅氧四面体以顶角相连形成三维的无规则架状架构，碱金属离子和碱土金属离子分布于非桥氧附近的网穴中，共同中和非桥氧的过剩电荷，结构比碱硅酸盐玻璃结构更加致密 石英玻璃结构: 由硅氧四面体[SiO4] 为结构单元硅氧四面体以顶角相连形成三维的无规 则架状结构。
玻璃工艺学笔记
第一章玻璃的结构与性质 第一节玻璃的定义与通性 一、玻璃 外观:即不同于液体,也不同于固体,透明或半透明,断裂时呈贝壳状。 结构:以硅酸盐为主要成分的无定形物质。 性质:冷却时不析晶,凝固时又硬又脆. 狭义:熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。 广义:呈现玻璃转变现象的非晶态固体。 【玻璃的定义】 玻璃是由熔体过冷所得,随着粘度逐渐增大而固化,具有较大脆性和硬度. 宏观性能类似于固体,微观结构上具有近程有序,远程无序的无定形物质。 结构特征：局部原子具有类似于晶体的有序排列,宏观上原子排列类似于液体无序.即“近程有序,远程无序” 二、玻璃的通性 1.各向同性 2.介稳性 3.无固定的熔点 4.从熔融态向玻璃态转化时物化性质随温度变化的连续性与可逆性 5.物理、化学性质随成分变化的连续性 第二节玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体 一.玻璃结构学说 （一）晶子学说 1.理论依据：兰德尔1930年提出微晶学说，微晶和无定形两部分组成，有明显的界限。 列别捷夫玻璃在520℃退火时,玻璃折射率变化反常,在500℃之前呈线性分布,在520~ 590之间,突然变小,因为石英在573℃的晶型转变,故推断玻璃中存在高分散石英微晶(晶子)聚集体. 2.观点 硅酸盐玻璃的结构是由各种不同的硅酸盐和SiO的微晶体(晶子)所组成的。2晶子是带有晶格极度变形的有序区域,不具有正常晶格构造。 晶子分散在无定形介质中,过渡是逐渐完成的,无明显界线。 3.意义：第一次提出玻璃中存在微不均匀性和近程有序性。 （二）无规则网络学说 1.理论依据 1932,查哈里阿森 硅胶中存在1~10nm的不连续颗粒,图谱中有明显小角散射. 玻璃中均匀分布,故结构是连续的、非周期性的. 方石英具有清晰的、周期性的衍射峰，说明晶体排列有周期性的. 衍射带中主峰位置一致,说明结构单元一致[SiO4]，石英玻璃与方石英中的原子间距相等.计算得知玻璃中Si-O间距1.62A,而方石英中为1.60A. 2.基本观点：成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络组成,这种网络由离子多面体（四面体或三角体）构筑而成，晶体结构网由多面体无数次有规则、重复构成，而玻璃体结构中多面体缺乏对称性和周期性的重复。 3.意义：提出玻璃结构的连续性、统计均匀性与无序性 【总结】
2 耐火材料工艺学
《耐火材料工艺学》课程教学大纲 课程编号：3202206 英文名称：Refractory Materials Technology 一、课程说明 1.课程类别/课程性质：专业基础课/选修课 2.开课学期：第六学期 3.学时与学分：32/2 4.适用专业：无机非金属材料工程专业（玻璃方向和陶瓷方向） 5.先修课程：陶瓷工艺学，玻璃工艺学，材料科学基础 6.推荐教材或参考书目： 推荐教材 王维邦主编.耐火材料工艺学. 北京，冶金工业出版社.1994年 参考书目 [1] 高振昕等.耐火材料显微结构.冶金工业出版社.北京.2002年 [2] 斯特斯.耐火材料生产和性能.冶金工业出版社.北京.1982年 7. 考核方式：考试课程成绩=考试成绩×70%+平时成绩×30% 二、课程的目的和任务 本课程为无机非金属材料工程专业的主干专业选修课。通过本课程学习，使同学们对耐火材料科学基础知识以及耐火材料的生产过程有一个较全面、较系统的了解；对当前耐火材料科学研究的前沿有一定的认识；牢固掌握耐火材料学的基本概念，包括组织结构、性能、生产工艺和应用等。为将来从事耐火材料生产和科研打下良好的基础。 三、能力培养要求 《耐火材料工艺学》通过讲授无机非金属材料工业所用耐火材料的种类、性能及选择等知识，要求学生能够学会耐火材料的认知、选型，进而会选择合适的材料进行硅酸盐窑炉的设计。 四、教学基本要求 耐火材料绪论 基本要求： 1.掌握耐火材料的定义和耐火材料的种类。 2.了解耐火材料的现状和发展及研究意义 本章重点：耐火材料的定义和耐火材料的分类 本章难点：耐火材料的分类方法
第一章耐火材料的组成与性质 基本要求： 1.掌握耐火材料的结构性能、热学性能、力学性质和使用性能 2.掌握耐火材料原料化学矿物组成和制品的物相组成与耐火材料的性质的关系 本章重点：耐火材料的耐火度、荷重软化温度、重烧线变化率 本章难点：耐火材料的抗热震性 第二章耐火材料的原料 基本要求： 1.掌握天然的和人工合成的Al2O3-SiO2二元系耐高温矿物原料、低膨胀耐火原料和碳化硅原料合成方法。 2.掌握耐火材料结合剂的种类和结合剂的结合机理。 本章重点：Al2O3- SiO2二元系耐高温矿物原料和碳化硅原料 本章难点：Al2O3- SiO2二元系耐高温矿物原料中刚玉原料的制备方法 第三章耐火材料生产工艺及主要设备 基本要求： 1.掌握耐火材料生产工序、原料的加工、坯料的制备和耐火材料的混练方法 2.掌握耐火材料成型工艺、干燥制度和耐火制品的烧成制度。 本章重点：按规定比例配合的各种原料是和同一原料的各不同颗粒组成的粉料配料的原则。本章难点：耐火材料干燥制度和烧成制度的确定方法。 第四章硅质耐火材料 基本要求： 1.了解硅砖生产的物理化学原理和硅砖的生产工艺要点。 2.熟练应用SiO2晶型转变来指导硅砖的生产。 本章重点：硅砖生产中矿化剂的作用及影响矿化作用的因素 本章难点：CaO- Al2O3- SiO2、CaO-FeO- SiO2、FeO-Fe2O3- SiO2系统的液相量和组成 第五章硅酸铝及刚玉质耐火材料 基本要求： 1.掌握Al2O3-SiO2系制品生产的物理化基础。 2.掌握从Al2O3-SiO2系、Al2O3-SiO2-杂质氧化物三元系统中分析氧化物对制品性能的影响。 本章重点：高铝质耐火制品和刚玉质耐火材料的制备