玻璃复习题

玻璃工艺学课后答案
第1章:
1、名词解释
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。
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。
物理澄清的机理要根据所采用的方法不同而机理也不同：
降低的方法，人们根据需要与可能总要设法将温度升高，既可以加大澄清气体的分压，使气泡长大；又可以降低熔体飞黏度以使气泡上升，使气泡能快速的从玻璃中逸出，总之是达到气泡快速离开玻璃的目的。
利用玻璃液流的作用。是从温度控制和窑炉的结构上采取措施，使玻璃液流能将玻璃熔体（按一定的容积计算）尽可能长时间地在熔体表面受到尽可能高的温度作用。
“长性”玻璃的黏度—温度梯度较“短性”玻璃的小，硬化速度较慢，因此其成形的的工作黏度范围大，形成过程连续时间长。在成形中如果成形机的结构不可改变，而玻璃制品成形各阶段的连续时间不能调节，为了适应成形操作的特点与机速的要求，就需要改变玻璃的长短性，即改变玻璃的组成使之适应。
4、玻璃的成型方法都有那些?
（2）、硅酸盐玻璃结构中氧化物的分类及作用？
答：当加入碱金属氧化物时，石英玻璃中原有的“大分子”发生解聚作用，这是由于碱金属提供氧使硅氧值发生变化所致。
当加入碱土金属时，钠钙硅玻璃的性质和结构发生明显变化，主要表现在结构的加强和一系列的物理性质的变好。
（3）、含铅玻璃的结构特点及其应用？
答：铅是元素，核外电子层多，离子半径大，电子云易变形，这些都决定了铅玻璃电阻大，介电损耗小，折射率和色散高以及吸收高能辐射等性能。
2、简答
（1）、玻璃的热历史对玻璃的结构和性能的影响？
答：玻璃的热历史是指玻璃从高温热态冷却，通过转变区域和退火区域的经历。对于玻璃的成分来说，热历史必然有其对应的结构状态，而一定的结构状态必然反应在外部的性质上。急冷淬火玻璃较慢冷淬火玻璃具有较大的体积和较小的黏度。在加热过程中淬火玻璃加热到300~400℃时，在热膨胀曲线上出现体积收缩，伴随着体积还有着放热效应。
二次气泡产生的主要原因：
（1）物理原因、（2）化学原因
采取措施：
解决办法主要是适当升高澄清温度和适当调节澄清剂的用量，根据澄清过程消除气泡的两种方法（大气泡逸出、或小气泡被溶解吸收）来说，升高温度可使大气泡逸出。要使小气泡溶解吸收，则应降低温度，以增加玻璃溶解气泡的能力，此外，降低窑内气体的压力。降低玻璃液和气体界面上的表面张力可促使气体逸出，在操作上，严格遵守正确的熔化制度是防止一次气泡产生的重要措施。
第3章：
1、在硼硅酸盐玻璃中，分相结构对性能的影响？
答：在硼硅酸盐玻璃的生产中，必须注意分相对化学稳定性的影响。就化学稳定性性来说，如果富碱硼相以滴状分散嵌入富硅氧基相中时，由于化学稳定性来说，如果富碱硼相以滴状分掩护碱硼相免受介质的侵蚀，这样的分相将提高玻璃的化学稳定性，反之，如果在分相过程中，高钠硼相和高硅氧形成相互连接的结构时，由于化学稳定性不良的硼碱相直接暴露在侵蚀介质中，玻璃的化学稳定性将发生急剧恶化。
10、何谓物理脱色？何谓化学脱色？
答：物理着色是通过颜色的互补来消除玻璃的颜色，使玻璃变为白色或灰色。
化学脱色是指用化学物质一般在配合料中加入氧化剂，使着色较强的Fe2+转化成着色较弱的Fe3+。
第十章：
3、石英砂颗粒度与颗粒组成对玻璃产生有何影响？
答：颗粒粒度适中，颗粒大石会使融化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。
在使过饱和熔体排出气或避免熔体到达到过饱和的各种方法中，使玻璃熔体析晶后再熔化一次，此方法在析晶时可形成大量的气泡核，而且由于溶解度条件的改变使气体排出形成气泡。
5、影响玻璃熔制的因素有哪些？
答：玻璃的组成、原料的性质及其种类的选择、配合料（粒度、水分、气体率、均匀性、碎玻璃）、投料方式、加速剂、熔制制度（温度、压力、气氛）、玻璃液流、炉窑和耐火材料、熔制工艺改进等因素。
二次气泡的形成与玻璃熔制密切相关，如果熔制工艺制度控制不当，二次气泡将是不可避免的。
6、结石有哪几种类型？析晶结石产生的原因及解决办法？
答：（1） 配合料结石、（2） 耐火材料结石、（3） 析晶结石、（4） 硫酸盐夹杂物、（5）“黑斑”与外来污染物
析晶结石产生原因：是由于玻璃在一定温度范围内自身的析晶而造成的。
十三章：
1、玻璃体内常见缺陷有哪些？
答：内在缺陷有：气泡、结石、条纹和节瘤。
外观缺陷有：光学变形、划伤、端面缺陷。
2、气泡形成的原因有哪些？如何防止一次气泡和二次气泡的产生？
答：一次气泡产生的主要原因：
（1）配合料质量、（2）熔窑原因、（3）工艺操作不合理、（4）窑内气氛控制不当、（5）窑内气体的压力
②为了克服表面微裂纹的影响，提高玻璃的强度，可采用两个途径：其一是减少和消除玻璃的表面缺陷；其二是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，还可以采用淬冷（物理钢化）或表面离子交换（化学钢化），以获得压应力层。
③在二氧化硫气氛中退火玻璃，可在玻璃表面形成一层白霜（硫酸钠）这层白霜极易被冲洗掉，结果是表面的碱金属氧化物减少，不仅增加了化学稳定性，也提高了玻璃的强度。
第5章：
1、为什么玻璃的实质强度较理论强度低？
答：玻璃的实际强度低的原因，是由于玻璃的脆性、玻璃中存在微裂纹（尤其是表面的微裂纹）和内部不均与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，表面的微裂纹急剧扩张，并且应力集中，以致破裂。
2增强玻璃强度的方法有哪些？
答：①在玻璃组成中加入少量的氧化铝和氧化硼（小于15%），会使结构网络紧密，玻璃强度提高。
产生后解决的措施：升高玻璃液的温度，消除或定期处理玻璃液滞集的部分，改善炉内的均化，均有利于防止玻璃析晶结石的产生。
十四章：
3、试述成型制度与黏度-温度曲线的关系。
答：规定玻璃液的成形温度范围，即工作黏度范围，是以玻璃液应具有完整成形的流动性，在外力作用下易于成形，具有一定的硬化速度与不产生析晶下晶相缺陷来来考虑。如前所述，选择在玻璃的黏度-温度曲线的弯曲处。
2、微晶玻璃的制备原理及其工艺过程。
答：有控制的析晶和诱导析晶是制备微晶玻璃的基础。成核和晶体长大是实现控制析晶的关键，对成核相晶体长大的控制，可使玻璃形成具有一定数量和大小的晶相。
微晶玻璃一般是在玻璃的转变温度以上，主晶相的熔点以下成核和晶体长大。成核过程必须严格控制升温速度和成核温度。防止制品变形和不必要的多晶转变。
答：暂时应力是由于温度低于应变点而处于弹性变形温度范围的玻璃，在加热或冷却过程中，即使加热或冷却的速度不大，玻璃的内层和外层也会形成一定的温度梯度，从而产生一定的热应力，这种应力就是暂时应力。
玻璃内永久应力的产生是在应变温度范围内应力松弛的结果。
4、简要叙述玻璃的退火工艺和共阶段的特点。
答：（1）加热阶段：玻璃制品进入退火炉时，都必须把制品加热到退火温度，在加热过程中玻璃表面产生压力，内应力产生张应力。此时加热升温速度可以相应的快些。但考虑到玻璃制品厚度的均匀性、制品的大小、形状、及退火窑中温度分布的均匀性等因素，都会影响加热升温速度。
答：影响离子价态有玻璃的基础组成、不同变价离子间的相互作用、熔制工艺及光照和热处理等。
6、写出金属胶体着色的工艺过程？
答：金属离子的溶解→金属离子的还原→金属原子和成核与长大
8、简述硫硒化镉的着色机理？170
答：硫硒化镉单晶都是半导体，它们都属于六方晶系，可形成连续混晶（固溶体）。硫硒化镉的吸收特性与xCd·（1-x）CdSe单晶极为类似，二者的吸收极限都随CdS与CdSe的含量比的减小向长波方向移动，而与此相对应的禁带宽度△E随之降低。
解决办法：为了防止析晶产生，首先要设计合理的玻璃化学组成，使玻璃熔体尽可能的减少析晶倾向，并保证在冷却和成型的条件下对析晶有足够的稳定性。玻璃液的析晶倾向可以有它们的晶核形成速率和晶体长大的曲线来表示。根据两者曲线在相应温度范围内的相关关系即可找到析晶倾向的最大的温度范围，为了不让玻璃在此温度范围内析晶，常采用迅速冷却的方法，避免玻璃液在此温度范围内停留过长时间，防止晶体产生。
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。
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。
金属桥：认为在铅四方椎体中，在靠近4个氧离子的一面，因惰性电子被推开，相当于失去两个电子，可以把一面近似看作是零价的铅离子，这样，四方锥体中铅离子。这样，四方锥体中的铅离子可以“1/2Pb4＋-1/2Pb0”称为“金属桥”。
采用机械法搅动熔体，如用湿木头人工鼓泡或人吹入气泡，可使熔体剧烈运动，目的主要是使熔体受热均匀、化学均匀和排气，对消除作用不大。
通过声波或超声波将能量传到分子范围而使其产生强烈运动，从而加速熔体中气体的扩散，促使气泡核的形成，这有助于熔体中的气体的排出。
采用真空或加压的方法是将熔体上的压力降到极小可使气泡长大，加速气泡上升，而按照亨利定律还有减少熔体中气体含量的作用。
④玻璃经过钢化后，事其表面产生均匀的压应力，内部形成均匀的张应力，则大大的提高制品的机械强度。
第6章：
1、影响玻璃的化学稳定性的因素有哪些？
答：玻璃的化学稳定性主要取决于玻璃的化学组成、热处理、表面处理及温度和压力等。
2、对于硅酸盐玻璃如何提高其化学稳定性？
答：硼硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相，分成富硅氧相和富钠硼相。分相后形成孤岛滴球状结构，钠硼相为硅氧相包围，使易溶的钠硼相免受介质的侵蚀，则玻璃的化学稳定性将提高。如果分相后钠硼相和硅氧相形成连通结构，则玻璃的化学稳定性将会大大降低，由于易溶的钠硼相能不断的被侵蚀介质浸析出来所致。因此对三氧化硼含量较高是玻璃，其化学稳定性与退火制度的关系必须予以重视（如退火温度不能太高，退火时间也不能够过长，要尽量避免重复退火等）。
（2）保温阶段：将制品在退火温度下进行保温，使制品各部分温度均与，并消除玻璃中固有的内应力，在此阶段中要确定退火温度和保温时间。退火温度可以根据玻璃的化学组成计算出最高退火温度。生产中常用的退火温度较最高退火温度低20～30℃，作为退火温度。
第7章：
1、玻璃的高温导电和低温导电有何区别？
答：玻璃的电导率电导率随温度的升高而增大。在Tg温度以下，由于玻璃的结构式相对稳定的，因此电导率与温度呈直线关系。
当玻璃的温度高于Tg时，玻璃结构中的质点发生了重排，离子的电导活化能不在保持常数，关系曲线由直线转化成曲线。
第八章：
4、红外吸收紫外吸收如何产生？
答：红外线吸收是由于红外光（电磁波）的频率与玻璃中分子振子（或相当于分子大小的原子团）的本征频率相近或相同引起是共振所致。
紫外吸收属于电子光谱范畴，相应的吸收光谱频率处于紫外波段。
第Hale Waihona Puke Baidu章：
1、玻璃的着色分为几类？
答：玻璃的着色大致可分为离子着色、硫硒化物着色和金属胶体着色三大类。
3、影响离子价态和配位状态的主要因素有哪些？
第4章：
1、何谓玻璃的料性？对形成和退火过程有何影响？
答：玻璃随着温度变化其年黏度变化的速度称为玻璃的料性。
黏度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。这一性质对成型作业有直接的关系，如用压延法辊压出花纹之后，随温度的降低，黏度能迅速地增长，形成可以快速固定 下来，从而保证压出的花纹清晰，退火是通过粘滞流和弹性来消除玻璃中的应力。故这一性质对退火效率也有很大影响。
细级别含量高，其面积能增大，表面吸附和凝聚效应增大，发生成团现象。
4、碎玻璃的作用？
答：采用碎玻璃不但可以利用废物，而且在合理使用下还可以加速玻璃的熔制过程，降低玻璃熔制的热量消耗，从而降低玻璃的生产成本和增加产量。
十二章：
3、简述玻璃的澄清原理（物理、化学的）。
答：化学澄清机理是化学澄清剂应在较高温度下形成高分解压（蒸发压）即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的黏度足够低时，即可使气泡足够大是的速度上升。
答：主要有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇铸法与烧结法等。
十五章：
1、玻璃在一般情况下可同时受到几种应力的作用，他们对玻璃性能产生的影响？
答：应力：1、热应力2、结构应力3、机械应力
影响：降低制品的机械强度和热稳定性，也影响玻璃的光学均一性，若应力超过制品的极限强度，便会自行破裂。
3、分析暂时应力和永久应力产生的原因的异同。