第五章 玻璃
05第五章玻璃均匀性的检验
第五章玻璃均匀性的检验光学元件的玻璃均匀性检验是一种基本检验，因为大的不均匀性无法在光学抛修中消除。
操作者必须了解他所加工的玻璃。
即使玻璃均匀性符合MIL174-A的指标有时仍不能满足要求，所以要用一种简单方法进行检验。
本章中，叙述玻璃均匀性的检验方法分为三部分：威廉姆斯干涉仪、激光干涉仪和巴比特裣干涉仪。
在检验玻璃时应制成具有一定精确度的平行平南，其精度必须达到可以同时观察到透射条纹和反射条纹，也就是就试件平行度必须在20 “以内。
在此将讨论三类干涉仪。
威廉姆斯干涉仪系利用两个球面镜（曲率半径接近相等），球面的曲率半径对就被检玻璃的厚度符合穆翟激光干涉仪使用f/8的抛物面镜。
另一类干涉仪，即巴比特补偿器，基本用途是测量玻璃中的应力。
1. 威廉姆斯干涉仪由于气泡室、风洞和大型天文望远镜的出现，需要高均匀性的大块厚玻璃有的玻璃直径为150cm厚度16cm威廉姆斯干涉仪提供了一种低耗费的检验玻璃均匀性的方法。
这种仪器也可用于检验平行平面的平行度，并为制造分光板提供了一种检验方法。
威廉姆斯干涉仪的光学系统简单，在大多数光学车间或实验室里都可找到零件或自行制造，其光学原理见图5-1。
两块球面镜的球面性为1/32波长，并有相同的曲率半径和直径，其镜面互成90放置，其中一击剑安装在导轨上，以便对固定球面镜作调整。
在一般的光学车间中，球面镜直径为30.7cm曲率半径为310cm（曲率半径可以在50mn范围内变化）。
这种仪器适用于厚度为5~200mm的玻璃。
对于厚度大于200mmr玻璃，要求R/D为14。
45/45U图5-1在三脚架上放置一块小型分束器，并大致处于两块球面镜的半径夹角内。
因为这是等光程干涉仪，接近等厚玻璃的补偿器须放置在靠近分束器处，由于光束锥角很小所以实质上不会对结果产生什么影响，仪器光源需要0.2mm直径的针孔和舌簧式水银灯。
其中一块反射镜须镀45|45分光铝膜, 另一块可以不镀膜。
干涉仪的调试要求较咼，在安放被检样品（平行平面零件）和补偿品前必须先调零。
材料概论：第5章 十种产品生产过程概述5-1、5-2
(一)玻璃发展简史
1 起源 天然玻璃：黑耀岩 人造玻璃：古埃及，公元前1500年前，出现 稳定的玻璃工业 2、玻璃工业的两次飞跃 公元13世纪，意大利，工艺、日用玻璃
泥罐熔融 铁管吹制 威尼斯煤代木 政治经济因素：奴隶制终结
27
七、 玻璃中各种氧化物的分类及作用
NF的作用 1.SiO2 构成硅酸盐玻璃网络骨架，隔离[BO4] 2.P2O5 磷酸盐玻璃骨架。
硅酸盐中：核化剂、乳浊剂 3.B2O3 硼酸盐玻璃骨架
硅酸盐中少量可得较特殊玻璃
磷酸盐中可形成[BPO4] ，结构变为架状
28
七、 玻璃结构中氧化物的分类及作用
二）网络外体氧化物network modifier（NM） • 单键能<60kcal/mol • 不能单独成玻 • 离子半径大电荷小 • 离子键 如：Li+、Na+、K+、Ca2+、Sr2+ (小场强) 、
材料概论
第五章 十种产品生产过程概述
5.1 玻璃的生产
玻璃的发展历史(＞5000年，我国≥3000年) 玻璃的生产工艺
5.2 陶瓷的生产
陶瓷的概念与分类及发展历史 普通陶瓷的基本制备工艺 特种陶瓷生产的基本工艺过程
*5.3 水泥的生产 5.4 黑色金属的生产 *5.5 有色金属的生产
➢ 玻璃的发展历史
R+的扩散系数下降。 效应强弱：BaO>PbO>CaO>CdO>ZnO>MgO
两类 碱土金属（惰性气体型） ZnO、 CdO、 PbO（18，18+2电子构型）
第五章、隐框玻璃幕墙安装技术及工艺
第五章 隐框玻璃幕墙安装技术及工艺一、施工工艺测量放线→结构、埋件的检查→架支座的焊接安装→竖龙骨的安装→横龙骨的安装→避雷安装→隐蔽验收→玻璃安装→压块安装→填泡沫棒→打胶。
二、玻璃幕墙安装1．埋件左右、上下偏差的检查首先由测量放样人员将架支座的分格线及标高线全部弹在结构预埋件上，便于施工人员进行检查、记录，检查预埋件与结构是否符合设计要求，若无偏差，根据分格中心线进行安装。
通过十字定位线检查出埋件左右、上下的偏差，若偏差大的报设计出修正方案。
2．结构进出的检查分格线、水平线弹好以后，在结构处根据各个控制网拉垂直钢线，以及横向线进行结构检查，检查结构是否符合要求，将检查尺寸记录下来，反馈给设计、业主、总包。
图示：竖向钢丝横向钢丝纵向分格墨线预埋件横向分格墨线3．竖龙骨与支座的连接竖龙骨在安装之前，考虑到安全，在楼层内将铝合金角码与竖龙骨连接起来，用绳子滚扎后再吊到室外进行调整安装。
图示：4．龙骨安装调节待竖龙骨吊出楼层处后，首先将螺栓放在槽内旋转90度后再将螺栓拧紧到6分紧，然后进行上下、左右及前后的调节。
图示：图一横向钢丝竖向钢丝图二5．竖龙骨安装的尺寸控制竖龙骨的安装依据竖向钢线，以及横向钢线进行调节，直至符尺寸要求。
6．竖向龙骨的分格控制竖向龙骨安装后进行轴向偏差的检查，轴向偏差控制在±1mm范围内。
竖料之间分格尺寸控制在±1mm，否则会影响横料的安装。
测量分格尺寸应靠近支座附近。
图示7．横向龙骨的安装竖向龙骨安装后进行横向龙骨的安装，竖龙骨与角码之间的孔位应较紧配合，横龙骨安装时按照图纸和控制线必须保证本幕墙曲面精度。
三、玻璃的安装1．玻璃的安装玻璃安装之前，在横龙骨上垫上氯丁橡胶块，防止玻璃直接接触，一般橡胶块垫在玻璃板两端的1/4处。
2．玻璃板片依据板片编号图进行安装，施工过程中不得将不同编号的板片进行互换，安装时注意左右两边空隙相等。
3．橡胶垫块安装后进行玻璃安装，玻璃安装前先进行竖龙骨与横龙骨内压板的安装。
第五章 玻璃的力学性能
2
（5-10）
如果裂纹长度小于临界裂纹长度，玻璃还可以使用，接近裂纹长度，就不能再使用， 达 到临界裂纹长度玻璃就要断裂。 玻璃的实际裂纹长度可以利用扫描电子显微镜或其他测试设备测定，测出的表面微裂 纹的长度与计算出的临界半裂纹长度比较， 如远小于临界裂纹长度， 说明玻璃在此应力下可 以使用。 裂纹的扩展速度为：
0.025 0.48
这些计算系数见表 5-3，应当指出，由于影响玻璃强度的因素很多，因而计算所得的强 度精度往往较低，只具有参考价值，一般最好进行测定。 （2）表面微裂纹 前面所述玻璃强度与表面微裂纹密切相关。格里菲斯 (Griffith) 认为玻璃破坏时是从 表面微裂纹开始，随着裂纹逐渐扩展，导致整个试样的破裂。据测定，在1mm2 玻璃表面 上含有300个左右的微裂纹，它们的深度在 4～8nm，由于微裂纹的存在，使玻璃的抗张、 抗折强度仅为抗压强度的1/10～1/15。 为了克服表面微裂纹的影响，提高玻璃的强度，可采取两个途径。其一是减少和消除 玻璃的表面缺陷。其二是使玻璃表面形成压应力， 以克服表面微裂纹的作用。为此可采 用表面火焰抛光、氢氟酸腐蚀，以消除或钝化微裂纹；还可采用淬冷（物理钢化)或表面 离子交换（化学钢化），以获得压应力层。例如，把玻璃在火焰中拉成纤维，在拉丝的过 程中，原有微裂纹被火焰熔去，并且在冷却过程中表面产生压应力层，从而强化了表面， 使其强度增加。 （3）微不均匀性 通过电镜观察证实，玻璃中存在微相和微不均匀结构。它们是由分相或形成离子群聚 而致。微相之间易生成裂纹，且其相互间的结合力比较薄弱，又因成分不同，热膨胀不一 样， 必然会产生应力，使玻璃强度降低。微相之间的热膨胀系数差别越大，冷却过程中 生成微裂纹的数目也越多。 不同种类玻璃的微不均匀区大小不同，有时可达20nm。微相直径在热处理后有所增加， 而玻璃的极限强度是与微相大小的开方成反比，微相增加则强度降低。 （4）玻璃中的宏观和微观缺陷 宏观缺陷如固体夹杂物（结石）、气体夹杂物（气泡）、化学不均匀（条纹）等常因成 分与主体玻璃成分不一致，膨胀系数不同而造成内应力。同时由于宏观缺陷提供了界面， 从 而使微观缺陷（如点缺陷、局部析晶、晶界等）常常在宏观缺陷的地方集中，从而导致裂纹 的产生，严重影响玻璃的强度。 （5）活性介质 活性介质（如水、酸、碱及某些盐类等）对玻璃表面有两种作用：一是渗入裂纹像楔子 （斜劈）一样使微裂纹扩展；二是与玻璃起化学作用破坏结构（例如使硅氧键断开）。因此 在活性介质中玻璃的强度降低。水引起强度降低最大。玻璃在醇中的强度比在水中高40%，
玻璃工艺学第五章
OH- OH- OH- OHOH- OH- OH- OHOH-
OH-
OH-
OH-
2.如果Na2O、CaO等碱性氧化物含量较少，这些薄层形成后就 不再发展；如果碱性氧化物含量较多，被吸附的水膜就变成了氢 氧化物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏。
水气的侵蚀机理：
实践证明，对于玻璃来讲，水气比溶液对其侵蚀更大。 水溶液对玻璃的侵蚀是由于玻璃中的Na+与溶液中H+的交换， 当表面层中Na+逐渐减少后，使侵蚀变得缓慢，最后趋于停止。 但是，水气是以微粒水滴粘附在玻璃表面的。释放出的碱没 有被移走，而是在不断积累。随着侵蚀的进行，碱浓度越来越 大，使PH值上升，最后类似于碱，从而大大加速对玻璃的侵 蚀。 因此，水气对玻璃的侵蚀，先是以离子交换为主的释碱过程， 后来逐步过渡到以破坏网络结构为主的溶蚀过程。
2.过滤膜。
通常采用火山灰制备的CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系统制 备微孔玻璃膜，该体系孔径单一并且孔径大小易于控 制。机械强度高、耐热性好，化学稳定性高。
2.3表面状态的影响
介质对玻璃的侵蚀首先从玻璃表面开始。 通常可以用表面处理的方法改变玻璃的表面状态， 达到提高化学稳定性的目的。方法主要有两大类： 一.从玻璃表面移除对侵蚀介质具有亲和力的成分， 如碱金属氧化物。通常采用酸性气体、水和酸性溶液 等来进行处理，使玻璃表面生成一定厚度的高硅氧膜， 以提高化学稳定性。
2.2热处理的影响
在退火处理的过程中，玻璃当中的碱性氧化物要转 移到表面。
当酸性气体（比如SO2）存在的条件下,部分碱性氧 化物会被酸性气体中和，而形成“白霜”（主要为硫 酸钠），通常称为“硫霜化”。这部分白霜可以阻止 碱性氧化物的继续逸出，并且容易被除掉，因此提高 了玻璃的化学稳定性。
第五章玻璃包装材料和容器ppt课件
瓶壁厚度越小，温差越小，热应力越小， 容器的热冲击强度越高。但瓶壁厚度小会导 致其他强度下降。
③机械冲击强度
2、玻璃容器的肩部设计 曲率半径越大各项指标形状对各项强度指标影响较复杂，以第二种，瓶 身向瓶底圆弧过渡的综合强度较好。
4、瓶的表面及底面设计
在瓶表面围绕容器有意识地设计出的凸条状或点状 防冲击箍。防冲击箍一般分布在最容易受到冲击的肩 部和底部。它的作用主要是可以抵挡摩擦与冲击，可 使玻璃瓶的强度提高50%。
①内压强度
指容器承受最大内部压力的能力。它体现容器的综 合强度。
P=σ* 2t / D
P---内压强度
t ---瓶壁厚度
D---瓶身直径 σ---玻璃强度
表明瓶壁越厚，形状越接近圆形，且直径越小，内 压强度越大。
啤酒、汽水瓶一般要求内压强度大于1.2MPa，普通 玻璃瓶大于0.7MPa。
②热冲击强度
二、玻璃的化学组成及主要性能
1、玻璃的化学组成 玻璃是由石英砂（SiO2）、纯碱（Na2CO3）、石
灰以石及（碎玻Ca璃CO等3）为、主长要石原（料钾经长高石温、炉钠（长约石16、00钙℃长）石熔） 融、凝固而成的固体物质。
根据所用原料及化学成分不同，玻璃可分为：钠 钙玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐玻璃等。钠钙玻璃中 Na2O、 CaO含量较高。因其最容易加工成型、成 本低廉，而成为瓶罐玻璃容器最常用的材料。
指容器承受外部机械冲击的能力。容器在 受到各种冲击后（翻倒、落下），在冲击点 产生局部应力，造成容器破裂。
第五章 玻璃的力学性能及热学性能
第5章玻璃的力学性能及热学性能1、为什么玻璃的实际强度较理论强度低？由于玻璃的脆性、玻璃中存在有微裂纹（尤其是表面微裂纹）和内部不均匀区及缺陷的存在造成应力集中所引起的（由于玻璃受到应力作用时不会产生流动，表面上的微裂纹便急剧扩展，并且应力集中，以致破裂）。
其中表面微裂纹对玻璃强度的影响尤为重要。
2、影响玻璃强度的主要因素有哪些？影响玻璃强度的主要因素有：化学键强度、表面微裂纹、微不均匀性、结构缺陷和外界条件如温度、活性介质、疲劳等。
3、增强玻璃强度的方法有哪些？①物理钢化（淬火）使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。
②化学钢化r大离子取代r小离子③贴层玻璃在玻璃表面贴一层α低的物质（陶瓷釉）④火抛光使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。
⑤覆盖硅有机化合物放入氯硅烷（SiCl4）溶液中，通过水解在玻璃表面形成SiO2膜。
使微裂纹弥合，形成压应力层。
4、如何利用密度控制玻璃生产的工艺过程？密度取决于原子质量、堆积密度等。
（1）组成（2）温度（3）热历史（4）压力（1）组成* r较小的M离子填充网络，使d增大。
而r大的（K+、Ba2+）使d减小。
* 配位数B3+为[BO4],中间体氧化物为[IO6]时密度增大。
（硼反常，铝反常）（2）温度T↑d↓（3）热历史* 淬火玻璃比退火玻璃密度小。
* 玻璃析晶后密度增大（析晶是有序化过程）（4）压力* 加压方法不同的加压方法对密度的变化不同。
* 组成不同随压力变化不同。
含M较多的玻璃变化较小，因其结构空隙已被填充5、何谓玻璃的弹性模量？何谓玻璃的脆性？弹性模量是表征材料应力与应变关系的物理量，表示材料对形变的抵抗力，用E表示。
玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性形变而立即破裂的性质。
6、玻璃硬度的表示方法有哪些？玻璃硬度的表示方法有：莫氏硬度（划痕法）、显微硬度（压痕法）、研磨硬度（磨损法）和刻化硬度（刻痕法）等。
7、影响玻璃的热膨胀系数变化的主要因素有哪些？玻璃的热膨胀系数在很大程度上取决于玻璃的化学成分，温度，此外还与玻璃的热历史有关。
微晶玻璃 第五章
5生产工艺过程5.1原料⑴引入二氧化硅的原料二氧化硅（SiO2）分子量60.06，密度2.4～2.65g/cm3.二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面体〔SiO4〕的结构组元形成不规则的连续网络，成为玻璃的骨架。
单纯的SiO2可以在1800℃以上的高温下，熔制成石英玻璃（SiO2的熔点为1713℃）。
在钠钙硅酸盐玻璃中SiO2能降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、耐热性、硬度、机械强度、黏度和透紫外光性。
但含量高时，需要较高的熔融温度，而且可能导致析晶。
引入SiO2的原料是石英砂、砂岩、石英岩和石英。
它们在一般日用玻璃中的用量较多，约占配合料总量的60％～70％以上。
①石英砂石英砂又名硅砂，它的主要成分是石英，它是石英岩，长石和其他岩石受水和碳酸酐以及温度变化等作用，逐渐分解风化生成。
以长石风化为例，其反应式大致如下：K2O·Al2O3·6SiO2(长石)＋2H2O＋CO2＝Al2O3·2SiO2·2H2O（高岭土）＋4SiO2(石英)＋K2CO3石英砂经常含有黏土、长石、白云石、海绿石等轻质矿物和磁铁矿、钛铁矿、硅线矿、蓝晶石、赤铁矿、褐铁矿、金红石、电气石、黑云母、锆石、榍石等重矿物，也常常有氢氧化铁、有机物，锰、镍、铜、锌等金属化合物的包膜，以及铁和二氧化硅的固溶体。
同一产地的石英砂，其化学组成往往波动很大，但就其颗粒度来说，往往是比较均一的。
石英砂的主要成分是SiO2,常含有：Al2O3、TiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O等杂质。
高质量的石英砂含SiO2应在99％～99.8％以上。
Al2O3、MgO、Na2O、K2O、CaO是一般玻璃的组成氧化物，Na2O、K2O、CaO 和一定含量以下的Al2O3、MgO对玻璃的质量并无影响，特别是Na2O、K2O还可以代替一部分价格较贵的纯碱，但它们的含量应当稳定。
一级的石英砂Al2O3的含量不大于0.3％。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
57
无机材料工艺学
5.2.2 配合料的制备
5.2.2.1 配合 料制备的工艺 流程
58
无机材料工艺学
5.2.2.2 配合料的称量、混合及输送
• 影响混合均匀度的因素：原料的配比、原料的粒 度、原料的密度、混合时间、配合料的水分、混 合机的结构等。 • 原料的加入顺序 • 辅助原料的加入方式 • 碎玻璃加入配合料的方式
59
无机材料工艺学
5.2.2.3 配合料的质量控制和质量要求
1. 质量控制 （1）原料成分的控制； （2）原料水分的控制； （3）原料颗粒度的控制； （4）称量精度的控制； （5）混合均匀度的控制； （6）分料（分层）的控制； （7）粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制。
无机材料工艺学
5 乳浊剂 在玻璃中溶解度不大，随着温度的下降，重新 以微粒状从玻璃中析出，使玻璃产生乳浊的现象。 氟化物、磷酸盐、锡化合物、砷化合物、 锰化合物。 6 氧化剂及还原剂 在熔制玻璃时能释放或夺取氧的物质。 氧化剂：硝酸盐、氧化铈、五氧化二砷等。 还原剂：碳、SnO2、锑粉、酒石酸等。
18
无机材料工艺学
一些钠硅酸盐在1400℃的粘度
组成 SiO2 Na2O SiO2 Na2O SiO2 2Na2O SiO2 O/Si 2.0 2.5 3.0 4.0 粘度（Pas） 109 28 0.16 ＜0.1
19
无机材料工艺学
② 表面张力
玻璃的表面张力：玻璃与另一相接触的相分界面上在 恒温、恒容下增加一个单位表面时 所做的功（N/m或J/m2）。
5
无机材料工艺学
普通工业玻璃制品
瓶罐玻璃、器皿玻璃、保温瓶玻璃、平板玻璃、 仪器玻璃、电真空玻璃、封接玻璃、泡沫玻璃、 眼镜玻璃、纤维玻璃。
6
无机材料工艺学
特种玻璃
玻璃纤维、溶胶-凝胶玻璃、生物玻璃、微晶玻璃、 石英玻璃、光学玻璃、防护玻璃、半导体玻璃、 激光玻璃、超声延迟线玻璃、声光玻璃。
7
无机材料工艺学
MgO
CaO SrO
520
510 490
BaO
ZnO CdO MnO FeO
21
470
450 430 390 490
包括La2O3、Pr2O3、Nd2O3、GeO2
类别 第Ⅱ 类中 间性 质的 组分
组分 K2 O
1300℃组分的特性常数 L (×10-3N/m) 可变的，数值小，可能为负值 Na2AlF6、Na2SiF6也能显著降低表面 张力
无机材料工艺学
第五章 玻 璃
1
无机材料工艺学
本章内容
概述 玻璃配合料的制备 玻璃的熔制 玻璃的成型与退火 玻璃制品的加工 特种玻璃
2
无机材料工艺学
5.1
概
述
玻璃的种类及特性 玻璃的发展史
硅酸盐玻璃的组成与结构
玻璃的结构因素与性质 主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途
无机材料工艺学
5.2.1.2 辅助原料
辅助原料：使玻璃获得某些必要性质和加速 熔制过程的原料。 1 澄清剂 在高温下分解或气化形成气体以促进玻璃液 气中气泡排除的物质。 As2O3、Sb2O3、氟化物、CeO2、硫酸盐、 硝酸盐、铵盐等。 2 助熔剂 促进玻璃熔制过程中加速的原料。 氟化物、硼化合物、硝酸盐、钡化合物等。
表面张力影响气泡和结晶的生成和长大，玻璃中条纹 的消失、均匀性的改进、玻璃成型。
20
类别
组分 SiO2
1300℃组分的特性常数 L (×10-3N/m) 290 250 350 350 380 390
无机材料工艺学
组成 氧化 物对 玻璃 表面 张力 的影 响
TiO2 ZrO2 SnO2 第Ⅰ 类非 表面 活性 组分 Al2O3 BeO
33
无机材料工艺学
器皿玻璃
34
无机材料工艺学
3.平板玻璃
平板玻璃产量最大，用途最广，在建筑、交通及 其他领域有广泛的应用。 包括窗玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃、 双层中空玻璃、有色玻璃、吸热和反射玻璃、光致变 色玻璃等。
35
无机材料工艺学
平板玻璃
36
压花玻璃
火 焰
无机材料工艺学
树 皮
玫
石英玻璃
或RO
x－射线衍射分析
红外线光谱
结构单元是[SiO4],且四面体共角相连
14
非桥氧键产生
无机材料工艺学
近代玻璃结构假说：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 等。 • 晶子学说 不连续性、微不均匀性、有序性 • 无规则网络学说 连续性、均匀性、无序性
15
无机材料工艺学
碱对硅酸盐玻璃的侵蚀：
Si O Si OH Si OH O Si
29
无机材料工艺学
大气对玻璃的侵蚀： 是水汽、二氧化碳、二氧化硫等作用的总和。 耐水性： ZrO2 ＞Al2O3 ＞ TiO2 ＞ZnO ＞ MgO ＞ CaO ＞BaO 耐酸性： ZrO2 ＞Al2O3 ＞ZnO ＞ CaO ＞ TiO2 ＞ MgO ＞BaO
52
无机材料工艺学
5.2 玻璃配合料的制备
玻璃原料 玻璃组成设计 配合料的制备
53
无机材料工艺学
5.2.1 玻璃原料
5.2.1.1 主要原料 玻璃形成体、玻璃调整体、玻璃中间体 SiO2 、Al2O3、B2O3、P2O5、MgO、BaO、 ZnO、PbO、Na2O、CaO、K2O
54
3
无机材料工艺学
5.1.1 玻璃的种类及特性
玻璃：由熔融物质冷却硬化得到的非晶态固体， 其结构为短程有序，长程无序。 广义的玻璃：单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃 狭义的玻璃：无机玻璃
玻璃是具有一定透明度的均匀脆性体。
4
无机材料工艺学
1.玻璃的种类
化学组成分类： 硅酸盐玻璃、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、砷酸盐、 锑酸盐、碲酸盐、铝酸盐、钒酸盐、硒酸盐、 钼酸盐、钨酸盐、铋酸盐及镓酸盐玻璃， 硫系玻璃、卤化物玻璃、卤氧化物玻璃、氮氧玻璃、 金属玻璃。
10
无机材料工艺学
5.1.3 硅酸盐玻璃的组成与结构
1.硅酸盐玻璃的组成
玻璃中氧化物的作用分类 玻璃形成体 B2O3 SiO2 GeO2 P2O5 V2O5 As2O3 玻璃中间体 Al2O3 Sb2O3 ZrO2 TiO2 PbO BeO ZnO
11
玻璃调整体 MgO Li2O BaO CaO SrO Na2O K2O
无机材料工艺学
钠硅酸盐玻璃结构示意图
12
无机材料工艺学
普通硅酸盐玻璃的组成
组成：Na2O-CaO-SiO2 添加：Al2O3、B2O3、MgO、BaO、ZnO、PbO、 K2O、Li2O
13
无机材料工艺学
2. 玻璃结构
• 玻璃的结构：是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程 度以及彼此间的结合状态。 • 玻璃结构特点：近程有序，远程无序。 加入 R2O • 玻璃结构的研究
2. 固体玻璃的性质
（1）玻璃的密度
取决于构成玻璃的原子的质量，与原子堆积的紧 密程度及其配位数、温度有关。 密度测定方法：排液失重法、比重瓶法、 悬浮法。
23
无机材料工艺学
（2）玻璃的热学性质
热膨胀系数、导热性系数、比热容、热稳定性等。
热膨胀系数随化学组成的变化，决定于各种阳离子 和氧离子之间的吸引力，玻璃的网络骨架。
24
无机材料工艺学
（3）玻璃的电学性质
玻璃是高电阻率的绝缘材料，电学性质主要是电 导、介电性和半导体性。 硅酸盐玻璃属于绝缘体，具有离子导电性质； 钒磷玻璃、钠铁硼硅玻璃及硫系玻璃具有半导体 性，属于电子导电； 特殊的氧化物、卤化物、硫化物及复合系统形成 的玻璃具有快离子导电性质，电导性介于半导体和导 体之间。
无机材料工艺学
组成 氧化 物对 玻璃 表面 张力 的影 响
Rb2O Cs2O PbO B2O3 Sb2O3
P2O5 As2O3
第Ⅲ V2O5 类难 WO3 可变的，并且是负值 熔表 面活 MoO3 SO3能使玻璃的表面张力降低 性强 CrO3 组分 (Cr2O3) 20%~30%或更多 SO3
22
无机材料工艺学
27
无机材料工艺学
（5）玻璃的光学性质
① 光吸收 ② 折射率 ③ 色散
28
无机材料工艺学
（6）玻璃的化学稳定性
玻璃的化学稳定性指玻璃抵抗表面变质或破坏 的能力，取决于玻璃的组成、结构、热历史、表面 状况、侵蚀介质的性质以及侵蚀时的温度、压力、 时间、侵蚀状态等。 水对硅酸盐玻璃的侵蚀：
Si Na H Si OH Na
37 瑰
无机材料工艺学
甲 骨 文
七 巧 板
钻 石
38
无机材料工艺学
磨砂玻璃
用磨砂玻璃分隔浴室
39
无机材料工艺学
早春
方套方
40
无机材料工艺学
飘
小条码
41
无机材料工艺学
银装素裹
清明上河图
42
无机材料工艺学
红色龙凤图
43
冰凌花
无机材料工艺学
夹丝夹网玻璃
44
无机材料工艺学
夹层玻璃
45
无机材料工艺学
Li2O Na2O
•
K2O
9
R2O-SiO2玻璃弹性模量的变化
无机材料工艺学
5.1.2 玻璃的发展史
• • • • 3000多年前，欧洲腓尼基人发明了玻璃。 4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。 1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。 1688年，纳夫发明了制作大块玻璃的工艺，从此， 玻璃成了普通的物品。 • 1959年，英国匹儿金顿公司发明浮法生产平板玻 璃，是世界玻璃生产发展史上的一次重大变革。