玻璃结构与性能b
氧化铋对浮法玻璃的结构与性能的影响
ＳＯ，化学 纯 的Ｎ Ｏ， 大 部分 的Ｎ ： ｉ ａ Ｃ 引入 ａ Ｏ，分 析 纯 的 Ｎ Ｏ引 入 剩 余 的 Ｎ ： ａ Ｓ ａＯ，化 学 纯 的 Ｃ Ｃ ， 入 ａ Ｏ引
均 匀混合 的配合料 放入 刚玉坩 埚 内 ，在 １ ５— ２ ０１ ０ ５ ６
３
全国性建材科技期刊—— 《 璃 》 ２ １ 年 玻 ０１
７ ７ １ ０
．
７ ７ １ ０
．
１ ．０ ４０
２０ ０
．
本研 究 所用 的 配方 如下 ：用 化 学 纯 的ＳＯ 引入 ｉ
ＣＯ ａ ，化 学 纯 的Ｍｇ 引入 Ｍｇ Ｏ Ｏ，分 析 纯 的Ａ ： １ 引人 Ｏ Ａ 析纯 的Ｂ： １ ，分 Ｏ ｉ 引入Ｂ ， Ｏ ｉ 。将经 过准确称 量 、 Ｏ
铋 是一 种 非 常有 效 的助 熔 剂 ，本 文研 究 了氧化 铋 对 浮法 玻 璃结 构 与性 能 的 影 响 。研究 表 明 ：在 浮 法玻 璃 组成 中引入 氧 化
铋， 没有改变玻璃的基本结构 ，Ａ： 是Ｉ［１ 惮 元 ，Ｂ Ｏ是以［ｉ 】 １ ）Ａ０ Ｏ ２ ｉ ＢＯ 为主要单元存在于玻璃的结构之中。随着Ｂ：， ｉ 含量 Ｏ
１ 实 验
１１ 玻璃 的制备 ．
以现有 浮法 玻璃 为研究 对象 ，氧 化铋通过 ￣ Ｊ ＇Ｊ ｔｎ ， 法 引入 ，研 究其对 玻璃 熔体 性质 、结构 等 的影 响 ，
组 分设计见 表１ 。
质 量 分 数， ％
Ｎａ０ ２
１ ０ ４ ０
．
表 １ 玻 璃试 样 的 氧化 物 组成
性 能影 响。
玻 璃 生产线 能耗 最多 的设备 ，在 玻璃 成本 中燃料 成 本 占３ ％ ～５ ％。我 国 自行设 计 的 大部 分 浮法 玻 璃 ５ ０ 熔 窑玻璃 液单耗 可 以达 到６ ０ ～ ０ Ｊ ｇ璃 ，国 ０ ７５ ０ｋ／ 玻 液 ５ ｋ 外 大 的浮法 玻璃企 业 只有５８ ０ Ｊｋｎ 液 ０ ／ｇ ，我们 与 国 ｋ 际先进 水平 有一 定差 距 。浮法玻 璃 的熔化 温度 高达 １８ ０℃ （ 窑 的火 焰 空 间温 度 ），在 其 能耗 构 成 ５ 熔
粉料特性对CBS微晶玻璃结构与性能的影响
２ １ 年 １ 月 ００ ２
压
电
Hale Waihona Puke 与声光 Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ６ １３ ．
Ｄｅ ． ２ Ｏ ｃ Ｏ１
Ｐ ＥＺ Ｉ ０ＥＬ ＴＲＩ ＆ ＡＣＯＵＳ ＥＣ ＣＳ ＴＯＯＰ ＣＳ ＴＩ
文 章 编 号 ：０ ４２ ７ （ ００ ０ —０００ １０ —４ ４ ２ １） ６１３ —４
吸 水 率 为 ０ １ ，．８ＧＨｚ 的 介 电 常数 和损 耗 分 别 为 ６ １ ． ６ ９ ９ 下 ．６和 １９ ×１ ～ 。 ．８ ０ 关 键 词 ： 料 特 性 ； ａ — ： 。ＳＯ （ Ｂ ） 璃 ； 电性 能 ； 粉 Ｃ Ｏ Ｂ Ｏ 一ｉ Ｃ Ｓ 玻 介 热膨 胀 系数
中 图分 类 号 ： Ｂ ４ Ｔ ３ 文 献 标 识码 ： Ａ
ｐｏ ｄ ｒｏｆｄｉｆ ｒ ｎｔ ｗ ｅ ｆｅ ｅ ｂａｌｇｒｎｄ ｎ ｔｍ ｅ Ｔｈｅ ｅ ａ ｉｎｓ ｉ ｓ ｌ ｉ ｉｇ ｉ ． ｒ ｌ ｔｏ ｈ ｐ ｂｅ ｗｅ ｎ ＣＢＳ ｐ ｗ ｄ ｒ ｈａ ａ ｔｒｓ ｉｓ ｎｄ ｈｅ ｔ ｕ ｔ ｅ ｔ ｅ ｏ ｅ ｃ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ａ ｔ ｓｒ ｃ ｕｒ ｓ ｗ ｅ ｅ ｓ ｕ ｅ ｙ ＸＲＤ ｎ ｒ ｔ ｄｉｄ ｂ ａ ｄ ＳＥＭ ，ａｎ ｈｅ ｅｆ ｃ ｆｐ ｄ ｔ ｆｅ ｔｏ ｏｗｄｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｈｅ ｓｎ ｅ ｉｇ ｒ ｐｅ ｔｅ ，ｄｉｌｃ ｒｃｐｒ — ｒｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓｏｎ ｔ ｉ ｔ ｒｎ ｐ ｏ ｒｉ ｓ ｅ ｅ ｔ ｉ ｏｐ ｅ ｔｅ ０ Ｇ Ｈ ｚ ａ ｄ ｔ ｒ ａ ｒ ｅｒｉｓ （ ｒ ｉｓａｔ１ ｎ ｈｅ ｍ ｌｐ ｏｐ ｔｅ ＣＴＥ） ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇａ ｅ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ｔｄ． Ｔｈｅ ｒ ｓ ｔ ｓ ｗ ｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｓｎ ｅ ｉ ｅ ｐ ｒ — ｅ ｕｌｓ ｈｏ ｄ ｔ ａ ｈ ｉ ｔ ｒｎｇ ｔｍ ｅ ａ ｔ ｒ ｄｅｌｃ ｒｃ ｃ ｎｓ ａ ｎｄ ｄｉｌ ｃｒｃ ｌ ｓ ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｃ ｉ ｆｔ ｅ ｐ ｕ ｅ， ｉ ｅ ｔｉ ｏ ｔ ｎｔａ ｅ ｅ ｔ ｉ ｏｓ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｈｅ ｒ ｄｕ ｔｏｎ ｏ ｈ ｏｗｄｅ ｓｚ ． Ｓｉ ｅ ｔ ｅ ｒ ｄｕ ｔｏｎ ｏ ｒ ｉｅ ｎｃ ｈ ｅ ｃ ｉ ｆ ｔ ｏ ｄ ｒｇｒ ｎ ｓｚ ｓｃ ｅ ｔ ｄ ｍ ｏ ｅｑｕ ｒ ｚｐｈ ｓ ｓｗ ｉｈ ｌｗ ｅ ｅ ｔ ｉ ｏｎ ｔ ｎｔ ｎｄ ｈｉｈ ＣＴ Ｅ ，ｔ ｅ ＣＴ Ｅ ｎｃ ｅ ｓ ｄ ｈｅ ｐ ｗ ｅ ａｉ ｉｅｈａ ｒ ａ ｅ ｒ ａ ｔ ａ ｅ ｔ ｏ ｄｉｌ ｃｒｃｃ ｓ ａ ｓａ ｇ ｈ ｉ ｒａ ｅ
玻璃结构及性质
T越大，即温度越低，对应的rc越小
影响临界晶核的半径的因素是T
2、玻璃形成的动力学条件
理论分析： 晶核生成速率N正比于 其中 称为临界晶核形成功，u为扩散激活能。
1.2 a
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
玻璃体形成的条件
2、玻璃形成的动力学条件
2
3
玻璃体形成的条件
单击添加标题
01.
1、玻璃形成的热力学观点
Tg
ΔGv越大析晶动力越强，越不容易形成玻璃。 ΔGv越小析晶动力越弱，越容易形成玻璃。
玻璃
晶体
ΔGa
ΔGv
SiO2 ΔGv=2.5; PbSiO4 ΔGv=3.7 Na2SiO3 ΔGv=4.6 玻璃化的能力： SiO2> PbSiO4 > Na2SiO3
2、玻璃形成的动力学条件
玻璃体形成的条件
02
容易形成玻璃的结晶动力学曲线
03
2玻璃形成的动力学分析
01
N，C
04
2、玻璃形成的动力学条件
不同材料的N与C和过冷度关系曲线的形状及过冷温度范围可以有很大区别。
对于金属材料，u一般较小.u小则扩散容易，一旦形核，将迅速长大，在曲线上升阶段，材料的结晶就已经完成,故金属材料结晶能力非常强，很难形成非晶态。 (若冷却速度足够快，金属与合金也可获得非晶态固体)
玻璃体形成的条件
2玻璃形成的动力学分析
2、玻璃形成的动力学条件
3）易形成玻璃的材料，如 等： u值很大，扩散困难，晶核难长大。在高温才会有较大生长速率。 在过冷度不大时 较大，很难形成核. 在低温下易于形成晶核。 结果： 晶体生长速率C与晶核生成速率N曲线分开。 4) 只有在两条曲线相交的阴影部分才是容易结晶的区域，但这两者又都很小。因此这类物质容易成为玻璃体。
玻璃结构与性质
非晶态结构与性质内容提要熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态。
相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性，因此，这类材料属于非晶态材料。
从认识论角度看，本章将从晶体中质点的周期性规则形排列过渡到质点微观排列的非周期性、非规则性来认识非晶态材料的结构和性质。
熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。
熔体快速冷却则变成玻璃体。
因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质相近的两种聚集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形成和性质有着重要的作用。
传统玻璃的整个生产过程就是熔体和玻璃体的转化过程。
在其他无机材料（如陶瓷、耐火材料、水泥等）的生产过程中一般也都会出现一定数量的高温熔融相，常温下以玻璃相存在于各晶相之间，其含量及性质对这些材料的形成过程及制品性能都有重要影响。
如水泥行业，高温液相的性质（如粘度、表面张力）常常决定水泥烧成的难易程度和质量好坏。
陶瓷和耐火材料行业，它通常是强度和美观的有机结合，有时希望有较多的熔融相，而有时又希望熔融相含量较少，而更重要的是希望能控制熔体的粘度及表面张力等性质。
所有这些愿望，都必须在充分认识熔体结构和性质及其结构与性质之间的关系之后才能实现。
本章主要介绍熔体的结构及性质，玻璃的通性、玻璃的形成、玻璃的结构理论以及典型玻璃类型等内容，这些基本知识对控制无机材料的制造过程和改善无机材料性能具有重要的意义。
4.1 熔体的结构一、对熔体的一般认识自然界中，物质通常以气态、液态和固态三种聚集状态存在。
这些物质状态在空间的有限部分则称为气体、液体和固体。
固体又分为晶体和非晶体两种形式。
晶体的结构特点是质点在三维空间作规则排列，即远程有序；非晶体包括用熔体过冷而得到的传统玻璃和用非熔融法（如气相沉积、真空蒸发和溅射、离子注入等）所获得的新型玻璃，也称无定形体，其结构特点是近程有序，远程无序。
习惯上把高熔点物质的液体称为熔体（指熔点温度以上，具有一定流动性的液体），所以对于硅酸盐来说，它的液体一般称之为熔体。
第七章 玻璃的结构与性能
第七章玻璃的结构与性能一、填空题：1、玻璃的结构特征为﹍短程有序﹍﹍和﹍长程无序﹍﹍。
P1782、玻璃包装材料主要是﹍钠钙玻璃﹍﹍，它具有很好的化学惰性和稳定性，有很高的抗压强度。
3、固态物质的两种不同的结构状态是﹍晶体﹍﹍和﹍玻璃﹍﹍。
4、在石英玻璃和普通玻璃中，﹍﹍二氧化硅﹍又叫作网络形成体氧化物。
5、在玻璃加工工艺中，料性﹍长﹍（长、短）的玻璃粘度随温度变化慢，适合形状复杂的玻璃器皿成型；料性﹍短﹍（长、短）的玻璃粘度随温度变化快，适合制瓶机成型6、玻璃与水和酸作用的实质是﹍玻璃中硅酸盐水解﹍。
7、玻璃化学稳定性常用的测试方法有﹍粉末法﹍﹍和﹍表面法﹍﹍。
8、当今玻璃包装材料的一个主要发展趋向是﹍开发生产高强度轻量玻璃容器﹍﹍。
二、选择题：1、可以单独形成玻璃的形成体氧化物是（ B ）A CaOB SiO2C Na2OD AL2O32、氧化物玻璃的组成（形成，改变，中间）p178A 形成体氧化物、改变体氧化物、网络外体氧化物B 形成体氧化物、网络外体氧化物、中间体氧化物C 改变体氧化物、网络外体氧化物、中间体氧化物D 改变体氧化物、碱土金属氧化物、中间体氧化物3、本身不能单独形成玻璃，但能改变玻璃的性质的氧化物不包括（ C ）A Na2OB K2OC LiD ZnO4、由SiO2、B2O3和AL2O3三种氧化物形成的玻璃，若SiO2＞B2O3＞AL2O3，则此玻璃称为（ A ）A 铝硼硅酸盐玻璃B 硼铝硅酸盐玻璃C 硅硼铝酸盐玻璃D 硅铝硼酸盐玻璃三、名词解释题：1、玻璃形成体氧化物——氧化物玻璃组成成分中可以单独形成玻璃的氧化物。
2、玻璃改变体氧化物——氧化物玻璃组成成分中不可以单独形成玻璃，但可以改变玻璃的性质的氧化物。
3、玻璃中间体氧化物——介于玻璃形成体氧化物和玻璃改变体氧化物之间的氧化物，在一定条件下可以成为玻璃形成体的氧化物。
4、理论强度——理论强度是指玻璃不存在任何缺陷的理想情况下，能承受的最大负荷。
玻璃的力学性能及热学性能
1.4.1 玻璃密度与成分的关系 • 不同组成玻璃密度差别很大。
• 一般单组分玻璃的密度最小，添加网络外体密度增大。
• 玻璃中引入R2O和RO氧பைடு நூலகம்物，随离子半径的增大，玻璃密度
增加。
• 同一氧化物配位状态改变，对密度也产生影响。
• B2O3从[BO3]到[BO4]密度增加；
• 中间体从网络内四面体[RO4]转变为网络外八面体[RO6]密度增加；
• 定义：当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显 的塑性变形而立即破裂的性质。 • 表示方法：
• 破坏时受到的冲击强度
• 脆弱度——玻璃抗压强度与抗冲击强度之比 S
Ph V
• 脆裂负荷——测定显微硬度时压痕发生破裂时的负荷值
C D S
1.4 玻璃的密度
• 玻璃的密度主要取决于构成玻璃原子的质量、原子 堆积紧密程度以及配位数有关，是表征玻璃结构的 一个标志。 • 实际生产中，通过测定玻璃的密度来控制工艺过程， 借以控制玻璃成分。
不同热处理情况下玻璃瓶密度的变化
热处理情况 成形后未退火 退火较差 退火良好 d/(g/cm3) 2.5000 2.5050 2.5070 Δd 0 0.005 0.007
1.4.3 玻璃密度与压力的关系 • 一定温度下，随压力的增加玻璃的密度随之增大。 • 密度变化的幅度与加压方法、玻璃组成、压力大小、 加压时间有关。
• 一是渗入裂纹像楔子一样使裂纹扩展； • 二是与玻璃起化学作用破坏结构。
• 活性介质中玻璃的强度降低。 • 玻璃强度的测定最好在真空或液氮中进行，以免受活性介 质的影响。
• 温度
• 低温和高温对玻璃强度的影响是不同的； • 接近绝对零度至200℃，强度随温度升高而降低； • 200℃为强度最低点； • 高于200℃，强度逐渐增大。
Al2O3对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响
第36卷第1期 石圭叙盆通报Vol.36 No.1 2017 年 1 月___________________BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY_______________January,2017A1203对硼硅酸盐玻璃结构和性能的影响朱奎\程金树1>2,陆平\郭振强2(1.武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室，武汉430070;2.河北省沙河玻璃技术研究院，沙河054100)摘要:硼硅酸盐玻璃具有优良的抗热冲击性能和优异的光学性能。
主要探讨了A1203对硼硅酸盐玻璃的结构和性 能的影响。
通过红外光谱测试分析了A1203含量不同时玻璃的结构变化，测试了玻璃的热膨胀系数，转变温度、膨 胀软化温度、粘度和化学稳定性。
研究结果表明:A1203的加入使得玻璃结构中[B04 ]减少，[B03 ]相应增加，从而 使得玻璃结构疏松。
玻璃的热膨胀系数增大，r g和膨胀软化点r d降低，化学稳定性减弱;但玻璃的软化点r f在 A1203含量小于3%时，随A1203含量增加有降低趋势，大于3%时随A1203含量增加有增大的趋势。
玻璃的高温粘 度随A1203的加入增大，但低温粘度减小。
关键词:硼硅酸盐玻璃；红外光谱；热膨胀；粘度；化学稳定性中图分类号:TQ171 文献标识码:A文章编号:1001-1625(2017)01-0396-05 Effect of A1203on Structure and Properties of Borosilicate GlassZHU Kui1, CHENG Jin-shua ,LU Ping1, GUO Zhen-qiang2(1. State Key Laboratory o f Silicate Materials for A rchitectures,W uhan U niversity o f Technology, W uhan 430070,C hin a；2. Hebei Shahe Glass Technology Research In s titu te, Shahe 054100, C hina)Abstract：The borosilicate glass has excellent thermal shock resistance and excellent optical performance.This paper was mainly studied on influence of A1203on the structure and properties of the borosilicate glass. The structure of borosilicate glass was analyzed by infrared spectra at different contents of A1203.The thermal expansion coefficient, transition temperature, softening temperature, viscosity and chemical stability of the glass were tested. The result show that：with the addition of Al203 , the [ B04 ] in the glass structure decreased, and the [ B03 ] increased correspondingly, so glass structure becomes more loose；The thermal expansion coefficient of glass is increased, and the Tg and the expansion softening point Td decrease, the chemical stability is reduced；However, the softening point T{of the glass decreases with the increase of the A1203content when the A1203content is less than 3% , and it is opposite when the Al2 03content is more than 3 %. the high temperature viscosity of the glass increases with the addition of A1203 , but the low temperature viscosity decreases.Key words：borosilicate glass ；infrared spectrum ；thermal expansion ；viscosity ；chemical stability1引言硼硅酸盐玻璃以S i02，B203，Na20为基本成分，其中S i02>78%，B203>10%的硼硅酸盐玻璃称为高硼硅玻璃。
玻璃材料的结构与性能测试技术
玻璃材料的结构与性能测试技术玻璃材料作为一种传统的非金属材料，因其优异的透光性、绝缘性、硬度大、化学稳定性等特点，在建筑、交通工具、电子电器等领域有着广泛的应用玻璃材料的结构与性能直接影响其在实际应用中的表现，因此，对玻璃材料的结构与性能进行测试是十分必要的一、玻璃材料的结构测试技术玻璃材料的结构测试主要是对其内部缺陷、结晶状态、微观形貌等方面进行分析目前，常用的结构测试技术主要包括光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、光学发射扫描电子显微镜（EBSEM）等1.光学显微镜：光学显微镜是一种基本的显微观察手段，可以观察到玻璃样品表面的微观形貌通过光学显微镜，可以对玻璃材料的表面裂纹、气泡等缺陷进行观察和分析2.扫描电子显微镜（SEM）：SEM是一种高分辨率的显微观察技术，可以对玻璃样品进行表面形貌观察，同时可以通过能谱分析确定样品的元素组成SEM适用于对玻璃样品微观形貌和成分的分析3.X射线衍射（XRD）：XRD是一种分析材料晶体结构的手段，通过分析衍射峰的位置、形状和强度，可以确定玻璃样品中的结晶相、晶粒大小、结晶度等信息XRD适用于对玻璃样品结晶状态的分析4.光学发射扫描电子显微镜（EBSEM）：EBSEM结合了SEM和能谱分析的优势，可以观察玻璃样品的微观形貌，并通过能谱分析确定样品的元素组成和化学状态EBSEM适用于对玻璃样品表面和近表面结构的分析二、玻璃材料的性能测试技术玻璃材料的性能测试主要是对其物理、化学、热等性能进行测试，以评估其在实际应用中的性能表现常用的性能测试技术包括硬度测试、热膨胀系数测试、透光率测试、耐化学性测试等1.硬度测试：硬度测试是评估玻璃材料抗划伤、抗磨损能力的重要手段常用的硬度测试方法有莫氏硬度测试、维氏硬度测试等2.热膨胀系数测试：热膨胀系数测试是评估玻璃材料在温度变化下的尺寸稳定性的重要手段常用的热膨胀系数测试方法有膨胀仪测试、热机械分析（TMA）等3.透光率测试：透光率测试是评估玻璃材料光学性能的重要手段常用的透光率测试方法有分光光度计测试、透射电子显微镜（TEM）等4.耐化学性测试：耐化学性测试是评估玻璃材料在特定化学环境下稳定性的重要手段常用的耐化学性测试方法有浸泡测试、反应釜测试等通过对玻璃材料的结构与性能进行测试，可以全面了解玻璃材料的性能，为玻璃材料的研发、生产和应用提供重要依据三、玻璃材料的结构与性能关系分析玻璃材料的结构对其性能有着直接的影响例如，玻璃中的气泡和杂质会影响其透光率和强度；玻璃的结晶状态和晶粒大小会影响其硬度和热稳定性；玻璃的化学成分会影响其耐化学性和电绝缘性能等因此，对玻璃材料的结构与性能关系进行分析是十分必要的1.结构对性能的影响：玻璃材料的结构决定了其性能，如气泡多的玻璃强度较低，透光性较差；结晶度高的玻璃热稳定性较好，但可能会影响透光性因此，了解玻璃材料的结构对性能的影响，有助于优化玻璃材料的制备工艺，提高其性能2.性能对结构的影响：玻璃材料的性能也反过来影响其结构，例如，高温下玻璃的软化性能使其在成型过程中容易发生形变，从而影响其微观结构因此，在制备玻璃材料时，需要充分考虑性能对结构的影响，以保证玻璃材料的质量四、玻璃材料的结构与性能测试技术的应用玻璃材料的结构与性能测试技术在玻璃材料的研发、生产和应用中发挥着重要作用1.研发：通过结构与性能测试技术，可以了解不同玻璃材料的性能，为新型玻璃材料的研发提供依据例如，通过调整玻璃的化学成分和制备工艺，可以研发出具有优异性能的玻璃材料2.生产：结构与性能测试技术可以用于监控玻璃生产过程中的质量，确保玻璃材料的性能符合标准例如，通过在线检测玻璃的厚度、透光率等性能参数，可以实时监控玻璃生产质量3.应用：结构与性能测试技术可以指导玻璃材料在实际应用中的选择和使用例如，在建筑领域，通过测试不同玻璃材料的性能，可以选择合适的玻璃材料用于窗户、幕墙等五、发展趋势与展望随着科技的进步和玻璃材料应用领域的不断拓展，玻璃材料的结构与性能测试技术也在不断发展未来的发展趋势与展望如下：1.高分辨率显微技术的应用：随着显微技术的发展，高分辨率显微镜如透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）等将被更广泛地应用于玻璃材料的结构与性能测试中，为玻璃材料的微观结构研究提供更加精确的数据2.智能化测试技术的应用：随着和大数据技术的发展，玻璃材料的结构与性能测试将更加智能化例如，通过自动测试系统，可以实现对大量玻璃样品进行快速、准确的测试，提高测试效率3.在线测试技术的应用：在线测试技术可以在玻璃生产过程中实时监测玻璃材料的性能，有助于提高玻璃材料的质量和生产效率例如，通过在线测试系统，可以实时监测玻璃的厚度、透光率等性能参数，确保玻璃材料的性能符合标准4.绿色测试技术的应用：随着环保意识的增强，绿色测试技术在玻璃材料的结构与性能测试中将得到更广泛的应用例如，无损检测技术可以避免对玻璃样品造成破坏，减少对环境的影响玻璃材料的结构与性能测试技术在玻璃材料的研发、生产和应用中发挥着重要作用随着科技的进步和测试技术的不断发展，玻璃材料的结构与性能测试技术将为玻璃材料行业的发展提供更有力的支持六、综合测试与分析技术为了全面了解玻璃材料的结构与性能，通常需要采用多种测试技术进行综合测试与分析这些技术包括光学测试、热测试、力学测试和电性能测试等1.光学性能综合测试：通过分光光度计、光谱仪等设备，对玻璃材料的光学性能进行全面测试，包括透光率、反射率、吸收率等参数这些数据对于评估玻璃材料在光学应用中的性能至关重要2.热性能综合测试：通过热膨胀系数测试仪、热机械分析（TMA）等设备，对玻璃材料的热性能进行测试，包括热膨胀系数、软化点、热稳定性等这些数据对于玻璃材料在高温环境下的应用具有重要意义3.力学性能综合测试：通过硬度计、拉伸测试机等设备，对玻璃材料的力学性能进行测试，包括硬度、抗拉强度、断裂韧性等这些数据对于评估玻璃材料在力学环境下的性能至关重要4.电性能综合测试：通过电阻测试仪、介电性能测试仪等设备，对玻璃材料的电性能进行测试，包括电阻率、介电常数、绝缘性能等这些数据对于玻璃材料在电子电器领域的应用具有重要意义七、测试技术的优化与改进为了提高玻璃材料的结构与性能测试的准确性和效率，不断优化和改进测试技术是必要的1.测试设备的更新与升级：随着科技的发展，新型测试设备不断涌现更新和升级测试设备，可以提高测试精度和效率，从而更好地满足玻璃材料测试的需求2.测试方法的改进：针对不同玻璃材料的结构和性能特点，研究和开发适用于特定材料的测试方法，可以提高测试的准确性和可靠性3.测试数据的处理与分析：采用先进的数据处理和分析方法，如机器学习、大数据分析等，可以更好地解析测试数据，从而提高测试结果的准确性和实用性八、结论玻璃材料的结构与性能测试技术是玻璃材料行业的重要组成部分通过对玻璃材料的结构与性能进行测试，可以全面了解玻璃材料的性能，为玻璃材料的研发、生产和应用提供重要依据随着科技的进步和测试技术的不断发展，玻璃材料的结构与性能测试技术将为玻璃材料行业的发展提供更有力的支持在未来，玻璃材料的结构与性能测试技术将继续朝着高分辨率、智能化、绿色化、综合化的方向发展同时，测试技术的优化和改进也将不断推动玻璃材料行业的创新和发展玻璃材料的结构与性能测试技术在玻璃材料的研发、生产和应用中发挥着重要作用，对于推动玻璃材料行业的发展具有重要意义。
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玻璃的密度
玻璃密度取决于构成玻璃的原子的质量以及玻璃结构网 络的紧密程度和网络空隙的填充情况。
玻璃的密度差别非常大，如石英玻璃的密度最小，为2.2 g/cm3 ， 而含大量氧化铅的重火玻璃可达6.5 g/cm3 ， 普 通Na2O-CaO-SiO2玻璃的密度为2.5-2.6 g/cm3 ；
表面张力的工艺意义
液滴平衡时各相界面表面张力的关系 （a）润湿性好（b）润湿性差
影响表面张力的因素
1. 温度的影响
对于一般液体，温度升高，质点间结合力减弱，液体的的表 面张力减小。
σ与T的关系可用经验公式σ=σ0（1-bT）即σ随T的升高而成 比例减小。 通常，温度每升高100K，表面张力下降0.004-0.01 N·m。
玻璃组成对密度变化的影响：含网络形成离子多的玻璃具有 较大的空隙，因而在家压下密度增加较大；但是含网络外离 子多的玻璃，由于它们已填充着网络空隙，因此加压下密度 变化很小。
4.热历史对玻璃密度的影响
从高温急冷所得的玻璃因继承了玻璃熔体高温下的松 散、开放结构，其密度较慢冷或退火玻璃小。
冷却速率越大，玻璃密度越小 退火程度不同，玻璃密度不同
结构对称性：结构对称性高，η大，反之，η小。如石英玻 璃粘度大于磷酸盐、硼酸盐玻璃，因后两种玻璃结构中存 在不对称或薄弱环节。
阳离子的极化力：极化力大，减弱硅氧键作用大，η小。
阳离子的配位数：[BO4]网络完整性强，η大；[BO3]网络 完整性强，η小。
粘度与时间、热历史的关系
时间的影响
玻璃熔体冷却至[Tg、Tf]温度范围内时，若在某一温度下保温，并连 续测定其粘度，发现粘度也在变化，直至最后达到一平衡值
玻璃的粘度主要由化学组成和温度决定 1．温度的影响，与大多数液体一样，玻璃的粘度随温度
的升高而降低。η-T的基本关系式为： η=η0exp(E/kT)
式中：η0 常数；E 粘滞流动活化能；K 玻耳兹曼常数； T 绝对温度；E本身是温度的函数，实践中通常采用该 式进行修正后的对数形式。
2.富切尔（Fulcher）方程logη= -A+B/（T-T0） 式中： A、B、T0均为常数，η单位为P
Na2O、LiO2增大σ ，而K2O则可减小σ RO的影响
MgO、CaO、ZnO等使σ增大; PbO则显著降低σ ，铅硅酸盐玻 璃σ只有（142-235）×10-3 N/m; Al2O3、B2O3的影响 Al2O3 使表面张力增大， Al2O3含量高时，易产生条纹（δ使条
纹收缩成球状均化过程难以扩散开）。 B2O3使δ降低，因加入B2O3时，内部生成[BO4]，而在表面就
中高温时，粘度与时间无依赖关系
每一温度下的粘度是与该温度下平衡结构所具有的交联程度相对应 高于Tf时，玻璃结构调整所需时间短，很快达到任意温度下的平衡结构，
故粘度与时间无关
[Tg、Tf]范围内，结构单元重排，粘度越大，达到平衡结构所需的时 间越长。
理论上，η达恒定的1012Pa.s需一分钟；η达1013Pa.s需十分钟；η达恒定 的1014Pa.s需100分钟。
成型过程：人工挑料或吹小泡以及滴料供料时，都要借助于表面 张力，使之达到一定形状。拉制玻璃管或玻璃棒时，由于表面张 力的作用，能获得正确的圆柱形。
玻璃制品，烘口时，表面张力使之成为圆边。玻璃的火抛光也是 借助于表面张力使表面光滑。近代浮法平板玻璃生产原理，也基 于玻璃的表面张力，而获得了可和磨光玻璃表面质量相媲美的优 质玻璃。
决定硅酸盐熔体粘度大小关系到[SiO4]网络连接的程度，同时 还与加入正离子的半径大小有关。
a) 当O/Si比低(R2O量少)时： 熔体中高聚物较多, 桥氧较多, 加入正离子的半径越小, 相对RO键力越强, 削弱了Si-O键力, 使粘度降低的越显著。
降低粘度顺序：Li2O ＞ Na2O ＞ K2O ＞… b) 当Ｏ/Si比高(R2O量多)时： 熔体中低聚物较多, 非桥氧较多, 这时[SiO4]之间很大程度上靠 R-O键连接起来, 提高了熔体的粘度。
玻璃的粘度与表面张力
熔体的粘度是生产过程中要控制的一个重要工艺参数。它 既关系到生产工艺的选择、材料的使用温度及加工的一个 重要性质, 又是影响材料烧结温度及烧成速率的重要因素。 例如：陶瓷上的釉发生流釉现象等。
物理学对粘度所做的定义： 粘度是使面积为S的两个平行平面以一定速度相对移动时 所需的力的大小。粘度的单位为Pa·s，另一惯用单位为 （泊）1Pa.s=10P；一般地，聚合程度高的流体粘度大。 粘度大，则流动度小。
热历史的影响
不同冷却及退火条件下得到的同组成玻璃，在某一温度下测得的η值并 不同。
分相的热处理影响分相的结构，导致η不同。
玻璃的表面张力
表面张力的物理意义
定义：作用于液体表面单位长度上使液面收缩的力，即 表面张力；或恒温容时增加一个单位表面时所做的功。
表面张力使液体表面具有收缩的趋势，表面张力越大， 收缩趋势越明显。单位：N/m（J/m2）；1000℃以上 工业玻璃的表面张力(220-380)×10-3 N/m;20℃的水 表面张力72.8×10-3 N/m;
D：9.87 K/h
3.压力对玻璃密度的影响
玻璃承受高压甚至超高压后，性质和结构都有变化，大部分 玻璃在承受1.0*108帕压力后，具有完善的塑性；如果承受更 高的压力，有可能使玻璃密度发生改变。这是由于加压后玻 璃网络结构的容积减少，使玻璃的密度增大。
加压方式对玻璃密度的影响：科学家发现同为石英玻璃，在 静水压下玻璃密度变化小，而在以叶腊石为压力媒介作加压 实验，密度增加幅度变大。
会形成[BO3]（这是系统降低表面能的需要，[BO3]基团为一平 面单位，垂直于这一平面上的作用力很小）。
阴离子
F-、 [SO4]2-会明显降低δ
如：平板玻璃中800℃引入1W%的F可使δ降低
7×10-3 N/m，进一步增加F的含量至5%时，每增加1%
的F，表面张力下降0.003 N/m，故萤石在降低粘度加
产生：表面质点受到不平衡力场作用而产生的。表面张 力的大小是物质质点间吸引力大小的外在表现。
玻璃液中条纹及节瘤扩散和溶解的速度决定于主体玻璃和条纹玻 璃表面张力的相对大小。如果条纹的表面张力较小，则条纹力求 展开成薄膜状，并包围在玻璃体周围，这样条纹便很快溶解并消 失；相反，条纹力求成球形，不利于溶解，难以消除。
•式中的Na2O、K2O，……表示各组份的相对含量，即以 SiO2的摩尔数为1时，各组份的摩尔数与SiO2摩尔数之比 •各项数字系数从实验结果计算得出。 •实验温度范围为509-1400℃。 •该实验式所算出的温度，其标准偏差为2.3-2.5℃。
玻璃的料性
粘温曲线表示粘度随温度 变化的关系
不同组成的玻璃，粘度随 温度变化的快慢（以 △η/△t来表示）不同
2.温度对玻璃密度的影响
温度对玻璃密度的影响是温度对玻璃结构影响的外在表现。 当温度低于玻璃的转变温度Tg时，温度升高玻璃的密度略有
下降；温度高于Tg，玻璃的密度显著下降。从室温升至 13000C，玻璃密度下降6-12%。
冷却速率对硼 冕玻璃密度的影响
A：平衡态
B：1 K/h
C：1.86 K/h
速澄清的同时， 也有利于均化。这是由于负一价的F-
较容易富集于玻璃熔体的表面。
如玻璃熔体吸收或以其它形式引入SO2，则表面张 力下降。如窗玻璃的表面张力σ=0.309 N/m, 1%的SO3 使表面张力降至0.266 N/m。
分类
非表面活性组份 中间性质的组份 难熔表面活性强组份
第一类符合加和法则 σ=（1/100）∑σipi 第二类、第三类物质对不符合加和法则，因它们易吸
但这种线形关系对硅酸盐熔体，只在一定温度范围内适用。
因为硅酸盐熔体在温变过程中，发生阴离子团的聚合与解离， 使得其σ与T的关系偏离线形变化规律。
有些玻璃还出现正的表面张力-温度系数
硅酸盐玻璃表面张力与温度的关系
2. 组成的影响
O/Si比
O/Si比小，阴离子团大，e/r减小，故相互作用力小，σ小。 R2O的影响
Pb2+＞Ba2+＞Cd2+＞Ca2+＞Zn2+＞Mg2+
C、有些氧化物对硅酸盐熔体粘度影响比较复杂
B聚2集O3紧加密入,熔粘体度中上,升量。较量少较时多, B时-,OB形-O成就的由是[[BBOO44]]转, 使变结为构[B网O络3], 使网络变疏松, 粘度下降。
CaO的作用
10-12%以下,高温解聚，低温积聚。因高温时，熔体Onb 多，Ca2+要求的配位数能得到满足；而低温时，熔体缩聚 Onb减少，Ca2+为满足配位数的要求，发生积聚现象，前 者使η减小，后者使η增大。故CaO高温减小粘度，低温增 大粘度，使玻璃料性变短。
由于玻璃密度的变化可精确0.0002g/cm3，远高于玻璃成 分化学分析的精度，且密度的测量也较玻璃成分的化学 分析容易进行，故生产上常通过测定玻璃的密度来监控 玻璃成分的变化。如：砂子含水量波动（3-10%），密 度变化100x10-4 。
1.玻璃成分对密度的影响
玻璃组成中的网络形成体氧化物确定了构成玻璃网络的基本结构单 元的体积大小。 如：[BO4]的分子体积小于[SiO4]，所以在硅酸盐玻璃中以 B2O3代SiO2，如果B以[BO4]形式存在，则玻璃的密度增加。 对于同一种网络形成体氧化物，其配位形式也会影响到玻璃 的密度。如[BO3]向[BO4]转变，可使玻璃密度增大。 对于网络中间体氧化物，当其处于网络空隙中时，通常使玻 璃的密度上升。若其成为玻璃网络的一部分时，其对玻璃密 度的影响取决于其对玻璃网络紧密程度的影响。
降低粘度顺序：Li2O ＜ Na2O ＜ K2O ＜ …
(P)
B、各种二价阳离子对粘度的影响
除与一价阳离子的作用相类似外, 由于有些二价阳离子的极化 作用, 使离子发生变形, 共价键成分增加, 相对减弱了Si-O键 力, 使熔体粘度降低。