玻璃的定义与通性课件.ppt
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玻璃的定义与通性玻璃的定义与通性一、玻璃的定义一、玻璃的定义 目前，玻璃这一名词包括了玻璃态、玻璃材料和玻璃制品目前，玻璃这一名词包括了玻璃态、玻璃材料和玻璃制品 玻璃态玻璃态是指物质的一种结构；是指物质的一种结构； 玻璃材料玻璃材料指用作结构材料、功能材料或新材料的玻璃，如指用作结构材料、功能材料或新材料的玻璃，如建筑玻璃等；建筑玻璃等； 玻璃制品玻璃制品指玻璃器皿、玻璃瓶罐等指玻璃器皿、玻璃瓶罐等 玻璃的定义应该包括玻璃态、玻璃材料与玻璃制品的内涵玻璃的定义应该包括玻璃态、玻璃材料与玻璃制品的内涵和特征 《玻璃的定义与通性》PPT课件 随着人们认识的深化，玻璃的定义也在不断地修改和补充，随着人们认识的深化，玻璃的定义也在不断地修改和补充，有有狭义和广义狭义和广义的玻璃定义类型的玻璃定义类型一）狭义的定义（一）狭义的定义 玻璃：采用无机矿物为原料，经熔融、冷却、固化，具有无玻璃：采用无机矿物为原料，经熔融、冷却、固化，具有无规则结构的非晶态固体规则结构的非晶态固体二）广义的定义（二）广义的定义 玻璃是呈现玻璃是呈现玻璃转变现象玻璃转变现象的非晶态固体。
的非晶态固体 玻璃转变现象玻璃转变现象是指当物质由固体加热或由熔体冷却时，在相是指当物质由固体加热或由熔体冷却时，在相当于晶态物质熔点绝对温度的当于晶态物质熔点绝对温度的2/32/3～～1/21/2温度附近出现热膨胀、比温度附近出现热膨胀、比热等性能的突变，这一温度称为热等性能的突变，这一温度称为玻璃转变温度玻璃转变温度《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、玻璃的通性二、玻璃的通性 一种具有无规则结构的非晶态固体，其原子不像晶体那样在一种具有无规则结构的非晶态固体，其原子不像晶体那样在空间作长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序空间作长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序 玻璃像固体保持一定的外形，而不像液体态一样能在本身的玻璃像固体保持一定的外形，而不像液体态一样能在本身的重力作用下流动重力作用下流动 《玻璃的定义与通性》PPT课件 玻璃态物质具有以下五个特性：玻璃态物质具有以下五个特性：（一）各向同性（一）各向同性 近程有序、远程无序，不像晶体那样按定向排列，玻璃态物近程有序、远程无序，不像晶体那样按定向排列，玻璃态物质的质点排列总的说是无规则的，是统计均匀的，因此，它的物质的质点排列总的说是无规则的，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。
理化学性质在任何方向都是相同的 例如硬度、弹性模量、热膨胀系数、折射率、导电率等而例如硬度、弹性模量、热膨胀系数、折射率、导电率等而非等轴结晶态物质在不同方向上的性质是不同的，表现为各向异非等轴结晶态物质在不同方向上的性质是不同的，表现为各向异性 必须指出，当结构中存在内应力时，玻璃均匀性就遭受破坏，必须指出，当结构中存在内应力时，玻璃均匀性就遭受破坏，玻璃就显示出各向异性，例如产生双折射现象此外，由于玻璃玻璃就显示出各向异性，例如产生双折射现象此外，由于玻璃表面与内部结构上的差异，其表面与内部的性质也不相同表面与内部结构上的差异，其表面与内部的性质也不相同《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）介稳性（二）介稳性 玻璃态物质一般是由熔融玻璃态物质一般是由熔融体过冷却而得到在冷却过程体过冷却而得到在冷却过程中粘度急剧增大，质点来不及中粘度急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，没作有规则排列而形成晶体，没有释出结晶潜热有释出结晶潜热( (凝固热凝固热) )，因，因此，玻璃态物质比相应的结晶此，玻璃态物质比相应的结晶态物质含有较大的能量它不态物质含有较大的能量。
它不是处于能量最低的稳定状态，是处于能量最低的稳定状态，而属于亚稳状态而属于亚稳状态 《玻璃的定义与通性》PPT课件 按按热力学观点热力学观点，玻璃态是，玻璃态是不稳定不稳定的，它有自发释放能量向晶的，它有自发释放能量向晶体转化的趋势；但由于玻璃常温粘度很大，体转化的趋势；但由于玻璃常温粘度很大，动力学上是稳定的动力学上是稳定的，，实际上玻璃又不会自发地转化成晶体实际上玻璃又不会自发地转化成晶体 仅在具备一定条件时，克服析晶活化能，即物质由玻璃态转仅在具备一定条件时，克服析晶活化能，即物质由玻璃态转化为晶态的势垒，才能使玻璃析晶化为晶态的势垒，才能使玻璃析晶《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）熔融态转变为玻璃态是渐变的、可逆的，在一定温度范围（三）熔融态转变为玻璃态是渐变的、可逆的，在一定温度范围内完成，无固定熔点内完成，无固定熔点 玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区域玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区域( (软化温度范软化温度范围围) )内进行的，它与结晶态物质不同，没有确定的熔点内进行的，它与结晶态物质不同，没有确定的熔点。
在此范围内，玻璃液由粘性体经粘塑性体、粘弹性体逐渐转在此范围内，玻璃液由粘性体经粘塑性体、粘弹性体逐渐转变成为弹性体这种性质的渐变过程正是玻璃具有良好加工性能变成为弹性体这种性质的渐变过程正是玻璃具有良好加工性能的基础《玻璃的定义与通性》PPT课件 （四）物理、化学性质随成分变化的连续性（四）物理、化学性质随成分变化的连续性 玻璃的成分玻璃的成分( (在一定范围内在一定范围内) )可以连续变化，与之相应，玻可以连续变化，与之相应，玻璃性质随成分发生连续和逐渐的变化璃性质随成分发生连续和逐渐的变化 《玻璃的定义与通性》PPT课件 图为图为R R2 20 0—SiOSiO2 2系统玻系统玻璃弹性模量的变化璃弹性模量的变化 从图中可以看出，玻从图中可以看出，玻璃的弹性模量随着璃的弹性模量随着NaNa2 2O O或或K K2 2O O的增加而下降；随着的增加而下降；随着LiLi2 2O O的增加而上升，而且的增加而上升，而且这种变化是连续的和渐变这种变化是连续的和渐变的《玻璃的定义与通性》PPT课件 （五）由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连（五）由熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性与可逆性续性与可逆性 玻璃态物质从熔融状态冷却玻璃态物质从熔融状态冷却( (或相反加热或相反加热) )过程中，其物理化过程中，其物理化学性质产生逐渐和连续的变化；而且是可逆的。
学性质产生逐渐和连续的变化；而且是可逆的 下图是物质从熔融状态冷却，在冷却过程中内能与体积的变下图是物质从熔融状态冷却，在冷却过程中内能与体积的变化情况《玻璃的定义与通性》PPT课件 从图可以看出：在结晶情况下，从图可以看出：在结晶情况下，从熔融态从熔融态( (液体液体) )到固态过程中，内能到固态过程中，内能与体积与体积( (或其它物理化学性质或其它物理化学性质) )在它的在它的熔点发生突变熔点发生突变( (沿沿ABCDABCD变化变化) )而冷却形成玻璃时，其内能和体积性能形成玻璃时，其内能和体积性能( (或其或其它物理化学性质它物理化学性质) )却是连续的和逐渐的却是连续的和逐渐的变化变化( (沿沿ABKFEABKFE变化变化) )KFKF区域一般称区域一般称“转变区转变区”( (一般以一般以T Tg g-T-Tf f温度区表示之温度区表示之) )，是玻璃态物质所特有的是玻璃态物质所特有的 《玻璃的定义与通性》PPT课件 从图可以看出，玻从图可以看出，玻璃在温度璃在温度T T0 0的比容可能的比容可能是是V V1 1、、V V2 2或或V V3 3，它决定，它决定于玻璃的降温速度。
于玻璃的降温速度 还可以看出，玻璃还可以看出，玻璃的转变温度也随降温速的转变温度也随降温速度的增大而增高因此度的增大而增高因此T Tg g温度与试验条件有关温度与试验条件有关《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图3 3－－14 14 玻璃性质随温度的变化玻璃性质随温度的变化 abcda’b’c’d’d”c”b”a”ⅠⅡⅢTgTf温度温度性性质质 玻璃性质随温度玻璃性质随温度的变化可分为三类的变化可分为三类( (见图见图) )：：①①玻璃的电玻璃的电导、比容、热焓等是导、比容、热焓等是按按I I曲线变化；曲线变化；②②玻玻璃的热容、膨胀系数、璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等是按密度、折射率等是按IIII曲线变化；曲线变化；③③玻璃玻璃的导热系数和一些机的导热系数和一些机械性质（如弹性常数械性质（如弹性常数等）按等）按IIIIII曲线变化曲线变化《玻璃的定义与通性》PPT课件 一、氧化物玻璃一、氧化物玻璃 分单组分、多组分氧化物玻璃分单组分、多组分氧化物玻璃 单组分氧化物玻璃有单组分氧化物玻璃有B B2 2O O3 3、、SiOSiO2 2、、GeOGeO2 2、、P P2 2O O5 5 等。
有实用价等有实用价值是石英玻璃值是石英玻璃 多组分氧化物构成二元，多元系统玻璃，主要包括：多组分氧化物构成二元，多元系统玻璃，主要包括： 硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、硒酸盐、铝酸硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、碲酸盐、硒酸盐、铝酸盐、镓酸盐、砷酸盐、锑酸盐、铋酸盐、钴酸盐、钒酸盐、钼酸盐、镓酸盐、砷酸盐、锑酸盐、铋酸盐、钴酸盐、钒酸盐、钼酸盐与钨酸盐玻璃以及其它含氧玻璃盐与钨酸盐玻璃以及其它含氧玻璃玻璃的分类玻璃的分类 玻璃根据其化学成分，可分几大类：玻璃根据其化学成分，可分几大类：《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、卤素化合物玻璃二、卤素化合物玻璃 有有氟氟化化物物（（BeFBeF2 2））玻玻璃璃和和氯氯化化物物（（ZnClZnCl2 2））玻玻璃璃，，具具有有优优异异的的红外透过性能红外透过性能《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、硫属元素化合物玻璃三、硫属元素化合物玻璃 砷砷- -硫（硒、碲）系统玻璃，其代表为硫（硒、碲）系统玻璃，其代表为AsAs2 2S S3 3和和AsAs2 2SeSe3 3硫系玻璃具有半导体性质，又称为璃具有半导体性质，又称为“玻璃半导体玻璃半导体”。
《玻璃的定义与通性》PPT课件 四、混合玻璃四、混合玻璃 由由氧氧化化物物与与卤卤化化物物，，氧氧化化物物与与硫硫系系化化合合物物，，硫硫系系化化合合物物与与卤卤化化物物等等混混合合形形成成具具有有特特殊殊的的光光学学和和电电学学性性质质，，如如玻玻璃璃快快离离子子导导体《玻璃的定义与通性》PPT课件 五、金属玻璃五、金属玻璃 某些金属（如某些金属（如NiNi、、FeFe、、CoCo、、CrCr）和合金（如）和合金（如Pb-SiPb-Si，，Au-Si-Au-Si-GeGe）的熔体以）的熔体以10106 6℃/s℃/s的速度急冷可获得金属玻璃的速度急冷可获得金属玻璃 保持了金属的延展性，高的强度和硬度，耐腐蚀含保持了金属的延展性，高的强度和硬度，耐腐蚀含FeFe、、CoCo、、NiNi的金属玻璃有良好的磁学性能的金属玻璃有良好的磁学性能 《玻璃的定义与通性》PPT课件 硅酸盐玻璃的组成、结构与性质硅酸盐玻璃的组成、结构与性质一、硅酸盐玻璃的组成一、硅酸盐玻璃的组成 主主要要由由以以SiOSiO2 2为为主主的的各各种种氧氧化化物物所所组组成成，，根根据据各各种种氧氧化化物物中中元元素素与与氧氧键键合合的的单单键键能能及及在在玻玻璃璃结结构构中中所所起起的的作作用用不不同同可可将将它它们们分为分为玻璃形成体、玻璃中间体、玻璃调整体玻璃形成体、玻璃中间体、玻璃调整体，见表，见表2-3-12-3-1。
《玻璃的定义与通性》PPT课件 ① ① 玻璃形成体，单键强玻璃形成体，单键强>335kJ/mol>335kJ/mol，这类氧化物能单独形，这类氧化物能单独形成玻璃，其正离子称为网络形成离子这类物质常为成玻璃，其正离子称为网络形成离子这类物质常为SiOSiO2 2、、B B2 2O O3 3等 ② ② 玻璃调整体（网络变性体），单键能玻璃调整体（网络变性体），单键能<250kJ/mol<250kJ/mol，这类，这类氧化物不能形成玻璃，而是改变网络结构，从而使玻璃性质改变，氧化物不能形成玻璃，而是改变网络结构，从而使玻璃性质改变，其正离子称为网络变性离子这类物质常为其正离子称为网络变性离子这类物质常为R R2 2O O、、RORO ③ ③ 玻璃中间体，作用介于玻璃形成体和网络变性体之间，玻璃中间体，作用介于玻璃形成体和网络变性体之间，常为常为R R2 2O O3 3等《玻璃的定义与通性》PPT课件 这三类氧化物以不同的品种、比例，组成各具特色的玻璃这三类氧化物以不同的品种、比例，组成各具特色的玻璃根据玻璃中主要氧化物的品种可将硅酸盐玻璃分为五类。
根据玻璃中主要氧化物的品种可将硅酸盐玻璃分为五类 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 玻璃的组成决定了玻璃的结构和性质，通常可根据对某种玻玻璃的组成决定了玻璃的结构和性质，通常可根据对某种玻璃的性能要求去设计玻璃的成分，然后再组织生产璃的性能要求去设计玻璃的成分，然后再组织生产《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、玻璃的结构因素二、玻璃的结构因素 玻璃结构玻璃结构是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度以及是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度以及它们彼此间的结合状态它们彼此间的结合状态 现代玻璃结构理论主要是晶子学说和无规则网络学说现代玻璃结构理论主要是晶子学说和无规则网络学说 玻璃性质的变化规律和玻璃的结构有直接关系，这些因素是：玻璃性质的变化规律和玻璃的结构有直接关系，这些因素是：《玻璃的定义与通性》PPT课件 （一）硅氧骨架的结合程度（一）硅氧骨架的结合程度 硅硅酸酸盐盐系系统统玻玻璃璃，，SiOSiO2 2以以各各种种[SiO[SiO4 4] ]的的形形式式存存在在，，系系统统中中存存在在“桥桥氧氧”（（双双键键））和和“非非桥桥氧氧”（（单单键键）），，二二者者的的比比例例不不同同，，各各种玻璃的物理化学性质也相应发生变化。
种玻璃的物理化学性质也相应发生变化 [SiO[SiO4 4] ]四四面面体体的的性性质质首首先先与与硅硅氧氧骨骨架架的的结结合合程程度度（（键键合合度度））有关《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 需要指出的是：需要指出的是： 当当玻玻璃璃中中同同时时含含有有两两种种以以上上的的金金属属氧氧化化物物时时，，当当碱碱金金属属氧氧化化物物含含量量大大于于33.333.3％％时时，，即即使使Y<2,Y<2,也也能能形形成成玻玻璃璃，，而而且且某某些些性性能能随随金金属属离离子子数数的的增增加加而而变变好好，，这这类类玻玻璃璃具具有有和和一一般般硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃不不同同的的特特殊殊性性质质，，我我们们称称为为“逆逆向向玻玻璃璃”或或“逆逆性性玻玻璃璃”或或“离离子子玻玻璃璃” 逆性玻璃的特点有两点：逆性玻璃的特点有两点： 《玻璃的定义与通性》PPT课件 第一，在结构上它与通常玻璃是逆性的第一，在结构上它与通常玻璃是逆性的 一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，靠桥氧来连接，金属一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，靠桥氧来连接，金属离子处于网络空穴中，它仅起补助性作用。
逆性玻璃恰恰相反，离子处于网络空穴中，它仅起补助性作用逆性玻璃恰恰相反，靠金属离子来连接多面体靠金属离子来连接多面体 第二，逆性玻璃在性质上也发生逆转性第二，逆性玻璃在性质上也发生逆转性 一般玻璃的性质是随着一般玻璃的性质是随着SiOSiO2 2的减少而降低而逆性玻璃则相的减少而降低而逆性玻璃则相反，碱金属和碱土金属含量愈多，结构愈强固，而某些物理性质反，碱金属和碱土金属含量愈多，结构愈强固，而某些物理性质却向着一般玻璃的相反方向变化，如粘度、膨胀系数和介电损耗却向着一般玻璃的相反方向变化，如粘度、膨胀系数和介电损耗等下图就是这种逆转的例子下图就是这种逆转的例子《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 目前目前“逆向玻璃（逆向玻璃（invert glassinvert glass））”已发展到其他氧化物已发展到其他氧化物玻璃系统，如硼酸盐、磷酸盐等玻璃系统，如硼酸盐、磷酸盐等 这些玻璃系统中形成这些玻璃系统中形成“逆向玻璃逆向玻璃”的共同点是：的共同点是： 网络外体氧化物的含量大于玻璃生成体氧化物，还有的玻网络外体氧化物的含量大于玻璃生成体氧化物，还有的玻璃系统中不含玻璃生成体氧化物，或者只含中间体氧化物，同璃系统中不含玻璃生成体氧化物，或者只含中间体氧化物，同时含有大量网络外体氧化物。
时含有大量网络外体氧化物 逆向玻璃的离子性成分很高，也有人称为逆向玻璃的离子性成分很高，也有人称为“离子玻璃离子玻璃”《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）阳离子的配位状态（二）阳离子的配位状态 玻璃中场强大的阳离子（小离子半径和高电荷）所形成的配玻璃中场强大的阳离子（小离子半径和高电荷）所形成的配位多面体是牢固的，当由于各种原因引起配位数改变时，可使玻位多面体是牢固的，当由于各种原因引起配位数改变时，可使玻璃某些性质改变璃某些性质改变 玻璃物理化学中，目前对阳离子配位数改变研究较多的有硼玻璃物理化学中，目前对阳离子配位数改变研究较多的有硼效应、铝效应和相应的硼铝效应等效应、铝效应和相应的硼铝效应等 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）离子的极化程度（三）离子的极化程度——与光性能、电性能有关与光性能、电性能有关 （四）离子堆积的紧密程度（四）离子堆积的紧密程度——机械性能、力学性能、热性能机械性能、力学性能、热性能 1.1.热历史有关：快冷热历史有关：快冷——疏松疏松 慢冷慢冷——紧密紧密 2.2.离子半径大小有关。
离子半径大小有关《玻璃的定义与通性》PPT课件 f f＝＝ ·S S· （（2-3-12-3-1））三、熔融玻璃液的性质三、熔融玻璃液的性质（一）（一） 玻璃的粘度玻璃的粘度 粘度：指面积为粘度：指面积为S S的两平行液层以一定的速度梯度的两平行液层以一定的速度梯度dv/dxdv/dx移移动时所产生的内摩擦力动时所产生的内摩擦力f f 式中式中ηη为粘度，为帕为粘度，为帕·秒 （（1 1帕帕·秒秒=10=10泊）泊） 玻璃粘度是玻璃的一个重要物理性质它对玻璃的溶化、玻璃粘度是玻璃的一个重要物理性质它对玻璃的溶化、成型、退火、热加工和热处理等都有密切关系成型、退火、热加工和热处理等都有密切关系《玻璃的定义与通性》PPT课件 1 1．玻璃粘度与温度的关系．玻璃粘度与温度的关系（（1 1）粘度－温度曲线）粘度－温度曲线 图图2-3-12-3-1为硅酸盐玻璃的粘度为硅酸盐玻璃的粘度- -温温度曲线 在整个玻璃粘度温度在整个玻璃粘度温度曲线上，没有如熔融金属曲线上，没有如熔融金属或盐类在凝固点时那样的或盐类在凝固点时那样的粘度突变点。
粘度突变点 玻璃熔体在冷却过程玻璃熔体在冷却过程中粘度不断地增长称为玻中粘度不断地增长称为玻璃的硬化或固化璃的硬化或固化 冷却过程中玻璃液粘冷却过程中玻璃液粘度增加的快慢称为硬化速度增加的快慢称为硬化速度硬化速度与玻璃本身度硬化速度与玻璃本身粘度粘度- -温度关系有关；还取温度关系有关；还取决于玻璃的冷却速度决于玻璃的冷却速度《玻璃的定义与通性》PPT课件 B B 短性玻璃：随温度变化，粘度变化速率快，又称为快凝玻璃短性玻璃：随温度变化，粘度变化速率快，又称为快凝玻璃A A 长性玻璃：随温度变化，粘度变化速率慢，又称为慢凝玻璃长性玻璃：随温度变化，粘度变化速率慢，又称为慢凝玻璃 对于组成不同的玻璃，粘度－温度曲线形状相似，但随温度对于组成不同的玻璃，粘度－温度曲线形状相似，但随温度变化，粘度变化速率不同，这种情况称为玻璃具有不同的料性：变化，粘度变化速率不同，这种情况称为玻璃具有不同的料性： 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（2 2）粘度的特性温度）粘度的特性温度 特特性性温温度度或或特特征征粘粘度度：：在在玻玻璃璃温温度度- -粘粘度度曲曲线线上上（（见见图图2-3-12-3-1，存在着一些代表性的点。
存在着一些代表性的点A. A. 应变点应变点 粘度为粘度为101014.514.5泊（泊（logηlogη：：14.514.5）时的温度称为应变点时的温度称为应变点 在在此此温温度度，，玻玻璃璃不不能能产产生生粘粘性性流流动动，，低低于于此此温温度度，，玻玻璃璃中中的的应力无法消除玻璃退火下限应力无法消除玻璃退火下限B. B. 退火点退火点 又称转变温度、转化温度和脆性温度，常用又称转变温度、转化温度和脆性温度，常用T Tg g表示 退火点是粘度为退火点是粘度为10101313泊时的温度消除应力的上限温度泊时的温度消除应力的上限温度《玻璃的定义与通性》PPT课件 C. C. 变形点（垂点）变形点（垂点） 由由于于自自垂垂而而开开始始急急剧剧变变曲曲的的温温度度称称为为垂垂点点粘粘度度范范围围10101010～～10101111泊的温度泊的温度D.D. 软化点软化点 又又称称软软化化温温度度，，常常用用T Tf f表表示示粘粘度度为为 4.5×104.5×107 7泊泊时时的的温温度度大致相应于操作温度的下限。
大致相应于操作温度的下限《玻璃的定义与通性》PPT课件 E. E. 流动温度流动温度 粘粘度度10105 5泊泊时时的的温温度度，，处处于于成成型型粘粘度度范范围围内内是是玻玻璃璃成成形形操操作基准点之一作基准点之一F. F. 熔化温度熔化温度 T TS S 粘度为粘度为1010～～10102 2泊时的温度泊时的温度 T Tg g～～T TS S对玻璃成型、熔制具有重要的意义对玻璃成型、熔制具有重要的意义《玻璃的定义与通性》PPT课件 2. 2. 玻璃粘度与组成的关系玻璃粘度与组成的关系（（1 1））首首先先决决定定于于硅硅氧氧四四面面体体的的连连接接程程度度，，即即随随O/SiO/Si比比的的上上升升而而下下降《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（2 2））引引入入碱碱金金属属氧氧化化物物R R２２O O（（LiLi2 2O O、、NaNa2 2O O、、K K2 2O O、、RbRb2 2O O、、CsCs2 2O O等等））时，粘度降低时，粘度降低3 3））二二价价金金属属离离子子对对粘粘度度的的影影响响比比较较复复杂杂一一般般来来说说降降低低粘粘度的顺序：度的顺序： BaO BaO ＞＞ SrO SrO ＞＞ CaO CaO ＞＞ MgOMgO CaOCaO、、ZnOZnO表表现现较较特特别别，，低低温温时时使使粘粘度度增增加加，，高高温温时时使使粘粘度度降低。
降低《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（4 4））AlAl2 2O O3 3对对粘粘度度的的影影响响也也比比较较复复杂杂用用量量一一般般不不超超过过1010％％，，使使粘度增加粘度增加 B B2 2O O3 3含含量量较较少少时时，，粘粘度度随随含含量量升升高高而而升升高高B B2 2O O3 3含含量量为为1515％％趋于最高点，以后部分趋于最高点，以后部分[BO[BO4 4] ]变成变成[BO[BO3 3] ]三角体，粘度下降三角体，粘度下降5 5））稀稀土土氧氧化化物物、、氯氯化化物物及及硫硫酸酸盐盐在在熔熔体体中中一一般般起起降降低低粘粘度度作作用《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）玻璃的表面张力（二）玻璃的表面张力 玻璃与另一相接触的相界面上，在恒温、恒容下增加一个玻璃与另一相接触的相界面上，在恒温、恒容下增加一个单位表面单位表面所作的所作的功功 也可定义为：也可定义为：作用在作用在单位长度单位长度液体表面使之收缩的液体表面使之收缩的力力 熔融玻璃表面质点受到内部质点的作用而趋向于熔体内部，熔融玻璃表面质点受到内部质点的作用而趋向于熔体内部，使表面有收缩的趋势。
使表面有收缩的趋势 表面张力在玻璃的澄清、均化、成形，玻璃液与耐火材料表面张力在玻璃的澄清、均化、成形，玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重大的作用在一定程度上决定了气泡相互作用等过程中起着重大的作用在一定程度上决定了气泡的成长和溶解速度的成长和溶解速度《玻璃的定义与通性》PPT课件 1.1.与组成的关系与组成的关系 较复杂，规律性不强较复杂，规律性不强 芒硝、芒硝、NaNa2 2SiFSiF6 6 、、NaCl 可降低表面张力可降低表面张力2.2.与温度的关系与温度的关系 比较复杂高温时作用速度快，低温时作用速度慢比较复杂高温时作用速度快，低温时作用速度慢3. 3. 玻璃表面张力与气氛的关系玻璃表面张力与气氛的关系 还原气氛下的表面张力约比氧化气氛下增加还原气氛下的表面张力约比氧化气氛下增加2020％ 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 第二类性质和玻璃成分间的关系比较简单，一般可以根据玻第二类性质和玻璃成分间的关系比较简单，一般可以根据玻璃成分和某些特定的加和法则进行推算。
璃成分和某些特定的加和法则进行推算 当玻璃从熔融状态经过转变区域冷却时，它们往往产生突变，当玻璃从熔融状态经过转变区域冷却时，它们往往产生突变，见图见图 属于这类性质的有折射率属于这类性质的有折射率(n)(n)、分子体积、分子体积(Vm)(Vm)、色散、密度、、色散、密度、弹性弹性(E)(E)模量、刚性模量模量、刚性模量(G)(G)，硬度、热膨系数以及介电常数等硬度、热膨系数以及介电常数等 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （一）玻璃的密度（一）玻璃的密度 石石英英玻玻璃璃密密度度为为2.21kg×102.21kg×103 3/m/m3 3，，普普通通钠钠钙钙硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃的的密密度为度为2.52.5～～2.6 kg×102.6 kg×103 3/m/m3 3 玻璃的密度主要取决于：玻璃的密度主要取决于： 1 1、构成玻璃的原子的质量；、构成玻璃的原子的质量； 2 2、原子堆积紧密程度；、原子堆积紧密程度； 3 3、配位数一般来讲：一般来讲： 1 1、网络结构紧密或网络外结构被填空，密度增加；、网络结构紧密或网络外结构被填空，密度增加； 2 2、温度升高，密度下降；、温度升高，密度下降； 3 3、压力增加，密度增加。
压力增加，密度增加四、玻璃的物理、化学性质四、玻璃的物理、化学性质《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）玻璃的机械强度（二）玻璃的机械强度 抗抗压压强强度度比比抗抗张张强强度度大大8 8～～1010倍倍抗抗压压强强度度介介于于500500～～2000MPa2000MPa之间，而抗张强度则在之间，而抗张强度则在4040～～120MPa120MPa之间 影响玻璃强度的主要因素有：影响玻璃强度的主要因素有：（（1 1）玻璃成分的影响）玻璃成分的影响 有有完完整整的的、、强强的的Si-OSi-O键键的的强强度度较较高高在在石石英英玻玻璃璃中中加加入入R R+ +离离子后，强度降低子后，强度降低 引入少量的引入少量的AlAl2 2O O3 3，使结构紧密，能提高强度使结构紧密，能提高强度《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（2 2）玻璃的缺陷对强度的影响）玻璃的缺陷对强度的影响 表表面面微微裂裂纹纹的的存存在在，，玻玻璃璃的的微微不不均均匀匀性性，，玻玻璃璃中中的的宏宏观观和和微微观缺陷严重影响玻璃的强度观缺陷严重影响玻璃的强度。
３）温度对玻璃强度的影响（３）温度对玻璃强度的影响 低低温温强强度度随随温温度度的的上上升升而而下下降降，，在在200℃200℃左左右右强强度度为为最最低低点点，，高于高于200℃200℃时，强度逐渐增加可能是塑性变形引起时，强度逐渐增加可能是塑性变形引起４）玻璃中应力对强度的影响（４）玻璃中应力对强度的影响 分分布布不不均均匀匀的的残残余余应应力力，，使使强强度度大大为为降降低低强强化化（（钢钢化化））后后，，玻璃表面存在压应力，强度提高玻璃表面存在压应力，强度提高《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）玻璃的弹性（三）玻璃的弹性 定义定义 ：玻璃在外力作用下发生变形，当外力去除后能恢复原：玻璃在外力作用下发生变形，当外力去除后能恢复原来形状的性质来形状的性质 弹性模量弹性模量 ：表示材料抵抗变形的能力表示材料抵抗变形的能力 在低温下和常温下玻璃基本上是服从虎克定律的弹性体在低温下和常温下玻璃基本上是服从虎克定律的弹性体 玻璃的弹性模量由它的化学组成所决定，同时受到温度和热玻璃的弹性模量由它的化学组成所决定，同时受到温度和热处理的影响。
处理的影响1 1）组成）组成 内部组成质点间内部组成质点间化学键化学键越越强强变形越小，变形越小，E E越越大大2 2）热处理）热处理 淬火玻璃淬火玻璃E 玻璃抵抗其它物体侵入其内部的能力 玻玻璃璃的的硬硬度度决决定定于于化化学学组组成成，，同同时时受受到到温温度度和和热热处处理理的的影影响 1 1、网络生成离子使硬度提高，网络外体使硬度降低网络生成离子使硬度提高，网络外体使硬度降低 a a、多铅的或含碱性氧化物高的玻璃，硬度较小多铅的或含碱性氧化物高的玻璃，硬度较小 b b、石英玻璃和含有、石英玻璃和含有1010～～1212％％B B2 2O O3 3的硼酸盐玻璃硬度最大的硼酸盐玻璃硬度最大 2 2、、T T高，硬度降低高，硬度降低《玻璃的定义与通性》PPT课件 （六）玻璃的热膨胀性（六）玻璃的热膨胀性 玻璃的热膨胀玻璃的热膨胀是由于温度上升时造成玻璃质点热振动的振幅是由于温度上升时造成玻璃质点热振动的振幅增加，导致质点间距增大，使玻璃呈现膨胀增加，导致质点间距增大，使玻璃呈现膨胀 常温：质点在平衡位置附近作简谐振动（热运动）；常温：质点在平衡位置附近作简谐振动（热运动）； 高温：质点振动幅度增大，质点间距也变大。 高温：质点振动幅度增大，质点间距也变大 玻璃的热膨胀系数大小主要决定于：玻璃的热膨胀系数大小主要决定于： （（1 1））组组成成玻玻璃璃的的氧氧化化物物中中各各阳阳离离子子和和氧氧离离子子之之间间的的引引力力f f＝＝2Z/a2Z/a2 2，，Z Z为为阳阳离离子子的的原原子子价价，，a a为为正正负负离离子子的的中中心心距距离离f f愈愈大大，，膨胀愈小；反之，则愈大膨胀愈小；反之，则愈大 （（2 2））网网络络骨骨架架Si-OSi-O组组成成三三度度空空间间网网络络，，刚刚性性大大，，不不易易膨膨胀胀加加入入R R2 2O O和和氧氧化化物物后后，，膨膨胀胀系系数数增增大大引引入入的的少少量量AlAl2 2O O3 3，，膨膨胀胀系系数数下降《玻璃的定义与通性》PPT课件 （七）玻璃的电学性质（七）玻璃的电学性质 导电性：导电性： 在在常常温温下下一一般般玻玻璃璃是是电电绝绝缘缘材材料料，，10101111～～10101313 ·m m但但转转变变温温度度T Tg g点点以以上上，，导导电电率率迅迅速速提提高高，，到到熔熔融融状状态态，，玻玻璃璃变变成成良良导导体体。 1010-2-2～～3×103×10-3-3 ·m m 玻玻璃璃的的电电导导率率随随组组成成而而改改变变，，碱碱性性氧氧化化物物含含量量越越多多，，电电导导率率就越高其中影响最大的是就越高其中影响最大的是NaNa+ +，其次为，其次为LiLi+ +及及K K＋＋ 二二价价碱碱土土金金属属氧氧化化物物对对电电导导率率的的影影响响较较一一价价碱碱金金属属氧氧化化物物小小，，影响影响且随原子半径增大而减少且随原子半径增大而减少 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （八）玻璃的折射率（八）玻璃的折射率 为为1.51.5～～1.751.75 与玻璃成分，密度、温度、热历史有密切关系与玻璃成分，密度、温度、热历史有密切关系 1 1、、密密度度大大，，结结构构致致密密，，玻玻璃璃折折射射率率大大石石英英玻玻璃璃密密度度小小，，具有较小的折射率具有较小的折射率BaOBaO、、PbOPbO折射率高折射率高 2 2、一般温度升高玻璃的折射率增大，也有例外一般温度升高玻璃的折射率增大，也有例外 3 3、当玻璃内存在应力时，会产生双折射现象。 当玻璃内存在应力时，会产生双折射现象《玻璃的定义与通性》PPT课件 （九）玻璃的反射、吸收、透过（九）玻璃的反射、吸收、透过 反反射射率率：：从从玻玻璃璃表表面面反反射射出出去去的的光光强强度度与与入入射射光光强强度度之之比比称称为反射率为反射率R R 决定于玻璃表面光滑程度及光的入射角决定于玻璃表面光滑程度及光的入射角 入入射射角角增增加加，，反反射射率率也也增增大大玻玻璃璃对对光光的的表表面面反反射射导导致致光光损损失失，，使使透透过过率率降降低低为为了了减减少少反反射射，，可可采采取取表表面面化化学学处处理理或或涂涂膜膜等方法 入入射射到到玻玻璃璃上上的的可可见见光光中中的的一一部部分分被被选选择择吸吸收收，，玻玻璃璃就就着着色色，，并并呈呈现现出出与与被被吸吸收收光光互互补补的的颜颜色色如如果果玻玻璃璃对对任任何何波波长长的的光光都都有有同样的吸收，与此透过率相应的呈现白色、灰色至黑色同样的吸收，与此透过率相应的呈现白色、灰色至黑色 玻玻璃璃着着色色大大致致可可分分为为：：金金属属离离子子着着色色、、胶胶体体着着色色、、光光照照老老化化着色、放射线和紫外线辐照着色。 着色、放射线和紫外线辐照着色《玻璃的定义与通性》PPT课件 （十）玻璃的化学稳定性（十）玻璃的化学稳定性 玻璃的化学稳定性玻璃的化学稳定性：指玻璃抵抗气体（包括大气在内）或水、：指玻璃抵抗气体（包括大气在内）或水、酸、碱、盐类及其它化学试剂溶液侵蚀破坏的能力酸、碱、盐类及其它化学试剂溶液侵蚀破坏的能力 玻璃的化学稳定性决定于：侵蚀介质的种类和特性以及玻璃玻璃的化学稳定性决定于：侵蚀介质的种类和特性以及玻璃的抗蚀能力的抗蚀能力1. 1. 玻璃的侵蚀玻璃的侵蚀 对玻璃起作用的侵蚀介质可分为两组：对玻璃起作用的侵蚀介质可分为两组： A A、只能改变、破坏或溶解玻璃结构组成中的、只能改变、破坏或溶解玻璃结构组成中的R R2 2O O、、RORO等网络调等网络调整物的物质，如水、湿空气、酸、中性盐和酸性盐的溶液整物的物质，如水、湿空气、酸、中性盐和酸性盐的溶液 B B、不仅对上述的、不仅对上述的R R2 2O O、、RORO等起作用等起作用, ,而且也对玻璃结构中的硅而且也对玻璃结构中的硅氧骨架起作用的物质，如氢氧化物溶液、碳酸盐溶液、磷酸和磷氧骨架起作用的物质，如氢氧化物溶液、碳酸盐溶液、磷酸和磷酸盐类溶液、氢氟酸和氟化物溶液等。 另外还有高温的金属蒸汽、酸盐类溶液、氢氟酸和氟化物溶液等另外还有高温的金属蒸汽、熔体或熔盐等熔体或熔盐等《玻璃的定义与通性》PPT课件 （１）水对玻璃的侵蚀（１）水对玻璃的侵蚀 玻玻璃璃受受水水侵侵蚀蚀时时，，玻玻璃璃中中的的金金属属离离子子浸浸出出，，离离子子交交换换, ,水水化化形形成成Si[OH]Si[OH]4 4, ,形成硅酸凝胶形成硅酸凝胶, ,形成形成SiOSiO2 2薄膜薄膜, ,称为称为“保护膜层保护膜层” 普普通通硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃中中含含有有RORO、、R R2 2O O3 3等等离离子子，，具具有有一一定定的的抗抗水水侵侵蚀蚀能力２）酸对玻璃的侵蚀（２）酸对玻璃的侵蚀 除除氢氢氟氟酸酸外外，，一一般般的的酸酸并并不不直直接接与与玻玻璃璃起起反反应应，，它它是是通通过过水水的作用侵蚀玻璃浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸的作用侵蚀玻璃浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （３）碱对玻璃的侵蚀（３）碱对玻璃的侵蚀 硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃一一般般不不耐耐碱碱，，碱碱对对玻玻璃璃的的侵侵蚀蚀是是通通过过OHOH- -离离子子破破坏坏硅硅氧氧骨骨架架使使SiOSiO2 2溶溶解解在在溶溶液液中中。 所所以以，，在在玻玻璃璃侵侵蚀蚀过过程程中中，，不不形形成硅酸凝胶薄膜，而使玻璃表面层全部脱落成硅酸凝胶薄膜，而使玻璃表面层全部脱落４）玻璃的风化（４）玻璃的风化 玻玻璃璃置置于于空空气气中中，，受受到到空空气气中中水水汽汽、、COCO2 2、、SOSO3 3等等侵侵蚀蚀它它们们往往往往比比水水溶溶液液具具有有更更大大的的侵侵蚀蚀性性对对玻玻璃璃的的侵侵蚀蚀，，先先是是以以离离子子交交换换为为主主的的释释碱碱过过程程，，后后来来逐逐步步过过渡渡到到以以破破坏坏网网络络为为主主的的溶溶蚀蚀过过程程上述过程称为风化上述过程称为风化 呈现雾状白斑、虹彩、贴片等现象呈现雾状白斑、虹彩、贴片等现象《玻璃的定义与通性》PPT课件 ２２. . 影响玻璃化学稳定性的因素影响玻璃化学稳定性的因素（１）玻璃组成的影响（１）玻璃组成的影响 硅硅氧氧含含量量愈愈多多，，硅硅氧氧四四面面体体[SiO[SiO4 4] ]互互相相连连接接程程度度愈愈大大，，玻玻璃璃的化学稳定性越高以的化学稳定性越高以SiOSiO2 2 、、AlAl2 2O O3 3、、ZrOZrO2 2最为显著。 最为显著２）温度与热处理的影响（２）温度与热处理的影响 温度的升高，侵蚀速度增加温度的升高，侵蚀速度增加 退火时间增长和退火温度提高，化学稳定性增加退火时间增长和退火温度提高，化学稳定性增加３）表面状态的影响（３）表面状态的影响 新新断断口口的的表表面面化化学学稳稳定定性性最最低低用用表表面面处处理理的的方方法法（（采采用用无无机、有机涂膜）来提高玻璃的化学稳定性机、有机涂膜）来提高玻璃的化学稳定性《玻璃的定义与通性》PPT课件 第四节第四节 普通玻璃配合料的制备普通玻璃配合料的制备一、玻璃组成的设计和确定一、玻璃组成的设计和确定1 1、原则、原则（（1 1）设计组成，需满足预定性能要求；）设计组成，需满足预定性能要求；（（2 2）相图和形成图，设计玻璃组成；）相图和形成图，设计玻璃组成；（（3 3））根根据据生生产产条条件件使使设设计计的的玻玻璃璃能能够够适适应应熔熔制制、、成成型型和和加加工工等等工序的要求；工序的要求；（（4 4）所设计的玻璃应当价格低廉、原料易于获得；）所设计的玻璃应当价格低廉、原料易于获得；2 2、步骤、步骤（（1 1）列出设计玻璃的性能要求）列出设计玻璃的性能要求（（2 2）必要的性能调整；）必要的性能调整；（（3 3）经反复试验、性能测试，确定合理的玻璃组成。 经反复试验、性能测试，确定合理的玻璃组成《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、配合料计算二、配合料计算 根根据据所所设设计计玻玻璃璃成成分分和和所所用用原原料料的的化化学学成成分分可可以以进进行行配配合合料的计算料的计算一）配合料计算中的几个工艺参数（一）配合料计算中的几个工艺参数1. 1. 纯碱挥散率纯碱挥散率 纯纯碱碱挥挥散散率率指指纯纯碱碱中中未未参参与与反反应应的的挥挥发发、、飞飞散散量量与与总总量量的的比值，即：比值，即：《玻璃的定义与通性》PPT课件 2. 2. 芒硝含率芒硝含率 芒硝含率指芒硝引入的芒硝含率指芒硝引入的NaNa2 2O O与芒硝和纯碱引入的与芒硝和纯碱引入的NaNa2 2O O总量之比总量之比，即：，即：3. 3. 煤粉含率煤粉含率 煤煤粉粉含含率率指指由由煤煤粉粉引引入入的的固固定定碳碳与与芒芒硝硝引引入入的的NaNa2 2SOSO4 4之之比比，，即：即：《玻璃的定义与通性》PPT课件 4. 4. 萤石含率萤石含率 萤石含率指由萤石引入的萤石含率指由萤石引入的CaFCaF2 2量与原料总量之比，即：量与原料总量之比，即：5 5．碎玻璃掺入率．碎玻璃掺入率 指指配配合合料料中中碎碎玻玻璃璃用用量量与与配配合合料料总总量量（（生生料料量量+ +碎碎玻玻璃璃量量））之之比。 比《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）计算步骤（二）计算步骤 第一步先进行粗算第一步先进行粗算 第二步进行校正第二步进行校正 第三步把计算结果换算成实际配料单第三步把计算结果换算成实际配料单三）配料计算实例（三）配料计算实例 p276p276例题例题《玻璃的定义与通性》PPT课件 计算步骤如下：计算步骤如下：计算步骤如下：计算步骤如下：I. I. 萤石用量的计算萤石用量的计算萤石用量的计算萤石用量的计算II. II. 纯碱和芒硝用量的计算纯碱和芒硝用量的计算纯碱和芒硝用量的计算纯碱和芒硝用量的计算III. III. 煤粉用量煤粉用量煤粉用量煤粉用量IV. IV. 硅砂和砂岩用量的计算硅砂和砂岩用量的计算硅砂和砂岩用量的计算硅砂和砂岩用量的计算V. V. 白云石和菱镁石用量的计算白云石和菱镁石用量的计算白云石和菱镁石用量的计算白云石和菱镁石用量的计算VI. VI. 校正纯碱用量和挥散量校正纯碱用量和挥散量校正纯碱用量和挥散量校正纯碱用量和挥散量VII. VII. 校正硅砂和砂岩用量校正硅砂和砂岩用量校正硅砂和砂岩用量校正硅砂和砂岩用量VIII. VIII. 把上述计算结果汇成用原料量表把上述计算结果汇成用原料量表把上述计算结果汇成用原料量表把上述计算结果汇成用原料量表IX. IX. 玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算X. X. 换算单的计算换算单的计算换算单的计算换算单的计算《玻璃的定义与通性》PPT课件 I. 萤石用量的计算萤石用量的计算根据玻璃获得率得原料总量为：根据玻璃获得率得原料总量为：根据玻璃获得率得原料总量为：根据玻璃获得率得原料总量为：100 / 0.825 = 121.2l (kg)100 / 0.825 = 121.2l (kg)设萤石用量为设萤石用量为设萤石用量为设萤石用量为X kgX kg，根据萤石含率得：，根据萤石含率得：，根据萤石含率得：，根据萤石含率得：X X＝＝＝＝1 1．．．．47(kg)47(kg)引入引入引入引入1.47kg1.47kg萤石将带入的氧化物量为：萤石将带入的氧化物量为：萤石将带入的氧化物量为：萤石将带入的氧化物量为： SiOSiO 2 2 1.47×24.62 1.47×24.62％＝％＝％＝％＝0.36 (kg)0.36 (kg) A1 A12 2OO3 3 1.47×2.08 1.47×2.08％＝％＝％＝％＝0.03 (kg)0.03 (kg) Fe Fe 2 2OO3 3 1.47×0.43 1.47×0.43％＝％＝％＝％＝0.01 (kg)0.01 (kg) CaO 1.47×51.56 CaO 1.47×51.56％＝％＝％＝％＝0.76 (kg)0.76 (kg)《玻璃的定义与通性》PPT课件 SiOSiO2 2挥发量的计算：挥发量的计算：挥发量的计算：挥发量的计算：SiOSiO2 2 + 2CaF+ 2CaF2 2＝＝＝＝SiFSiF4 4↑+ 2CaO↑+ 2CaO 设有设有30％的％的CaF 2与与SiO2反应，生成反应，生成SiF4而挥发，设而挥发，设SiO2的挥发量为的挥发量为X kg，，SiO2的摩尔质量为的摩尔质量为60.09，，CaF2的摩尔质量为的摩尔质量为78.08，则：，则：则萤石实际带入的则萤石实际带入的则萤石实际带入的则萤石实际带入的SiO SiO 2 2 量为：量为：量为：量为： 0.36 - 0.12=0.240.36 - 0.12=0.24（（（（kgkg））））萤石引入的各氧化物量萤石引入的各氧化物量萤石引入的各氧化物量萤石引入的各氧化物量萤石萤石萤石萤石 掺量掺量掺量掺量 SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 CaO MgO Na CaO MgO Na2 2OO 1.47 0.24 0.03 0.01 0.76 1.47 0.24 0.03 0.01 0.76《玻璃的定义与通性》PPT课件 II. 纯碱和芒硝用量的计算纯碱和芒硝用量的计算设芒硝引入量为设芒硝引入量为设芒硝引入量为设芒硝引入量为X kgX kg，根据芒硝含率得下式：，根据芒硝含率得下式：，根据芒硝含率得下式：，根据芒硝含率得下式：X=5.24 (kg)X=5.24 (kg)芒硝引入的各氧化物量见下表：芒硝引入的各氧化物量见下表：芒硝引入的各氧化物量见下表：芒硝引入的各氧化物量见下表：纯碱用量纯碱用量纯碱用量纯碱用量 = (14.5-2.18) / 0.5794 = 21.26= (14.5-2.18) / 0.5794 = 21.26（（（（kgkg））））芒硝芒硝芒硝芒硝 掺量掺量掺量掺量 SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 CaO MgO Na CaO MgO Na2 2OO 5.24 0.06 0.02 0.01 0.03 0.02 2.18 5.24 0.06 0.02 0.01 0.03 0.02 2.18需纯碱带入的需纯碱带入的Na2O量量玻璃中玻璃中Na2O含量含量《玻璃的定义与通性》PPT课件 III. 煤粉用量煤粉用量设煤粉用量为设煤粉用量为设煤粉用量为设煤粉用量为X kgX kg，根据煤粉含率得：，根据煤粉含率得：，根据煤粉含率得：，根据煤粉含率得：X= 0.28X= 0.28（（（（kgkg））））《玻璃的定义与通性》PPT课件 IV. 硅砂和砂岩用量的计算硅砂和砂岩用量的计算设硅砂用量为设硅砂用量为设硅砂用量为设硅砂用量为X kgX kg，砂岩用量为，砂岩用量为，砂岩用量为，砂岩用量为Y kgY kg，则：，则：，则：，则： 0.897X + 0.987Y = 72.4 - 0.24 - 0.06 = 72.1 0.897X + 0.987Y = 72.4 - 0.24 - 0.06 = 72.1 0.0512X + 0.0056Y = 2.10 - 0.03 - 0.02 = 2.05 0.0512X + 0.0056Y = 2.10 - 0.03 - 0.02 = 2.05 X = 35.60 X = 35.60（（（（kgkg）））） Y = 40.68Y = 40.68（（（（kgkg））））由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见下表由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见下表由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见下表由硅砂和砂岩引入的各氧化物量见下表原料原料原料原料 SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 CaO MgO Na CaO MgO Na2 2OO硅砂硅砂硅砂硅砂 31.93 40.18 1.82 0.23 0.12 0.0431.93 40.18 1.82 0.23 0.12 0.04砂岩砂岩砂岩砂岩 0.16 0.06 0.06 0.01 1.28 0.080.16 0.06 0.06 0.01 1.28 0.08玻璃中的玻璃中的SiO2玻璃中的玻璃中的Al2O3《玻璃的定义与通性》PPT课件 V. 校正纯碱用量和挥散量校正纯碱用量和挥散量设理论纯碱用量为设理论纯碱用量为设理论纯碱用量为设理论纯碱用量为X kgX kg，挥散量为，挥散量为，挥散量为，挥散量为Y kgY kg，则：，则：，则：，则：0.5794X = 14.5 - 2.18 - 1.28 - 0.080.5794X = 14.5 - 2.18 - 1.28 - 0.08 X = 18.92 X = 18.92（（（（kgkg）））） Y = 0.61 Y = 0.61（（（（kgkg））））《玻璃的定义与通性》PPT课件 VI. 白云石和菱镁石用量的计算白云石和菱镁石用量的计算设白云石用量为设白云石用量为设白云石用量为设白云石用量为X kgX kg，菱镁石用量为，菱镁石用量为，菱镁石用量为，菱镁石用量为Y kgY kg，则：，则：，则：，则：0.3157X + 0.0071Y = 6.4 - 0.76 - 0.03 - 0.16 - 0.06 = 5.390.3157X + 0.0071Y = 6.4 - 0.76 - 0.03 - 0.16 - 0.06 = 5.390.2047X + 0.4629Y = 4.2 - 0.02 - 0.06 - 0.01 = 4.110.2047X + 0.4629Y = 4.2 - 0.02 - 0.06 - 0.01 = 4.11 X= 17.04 X= 17.04（（（（kgkg）））） Y= 1.34Y= 1.34（（（（kgkg））））由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见下表由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见下表由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见下表由白云石和菱镁石引入的各氧化物量见下表原料原料原料原料 SiOSiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 CaO MgO CaO MgO白云石白云石白云石白云石 0.12 0.03 0.02 5.38 3.49 0.12 0.03 0.02 5.38 3.49 菱镁石菱镁石菱镁石菱镁石 0.02 0.01 0.01 0.620.02 0.01 0.01 0.62《玻璃的定义与通性》PPT课件 VII. 校正硅砂和砂岩用量校正硅砂和砂岩用量设硅砂用量为设硅砂用量为设硅砂用量为设硅砂用量为X kgX kg，砂岩用量为，砂岩用量为，砂岩用量为，砂岩用量为Y kgY kg，则：，则：，则：，则：0.8970X + 0.9876Y = 72.4 - 0.24 - 0.06 - 0.12 - 0.02 = 71.960.8970X + 0.9876Y = 72.4 - 0.24 - 0.06 - 0.12 - 0.02 = 71.96 0.0512X + 0.0056Y = 2.10 - 0.03 - 0.02 - 0.03 = 2.02 0.0512X + 0.0056Y = 2.10 - 0.03 - 0.02 - 0.03 = 2.02 X= 34.96 X= 34.96（（（（kgkg）））） Y= 41.11Y= 41.11（（（（kgkg））））《玻璃的定义与通性》PPT课件 VIII. 把上述计算结果汇成用原料量表把上述计算结果汇成用原料量表原原原原 料料料料 用量用量用量用量 % SiO% SiO2 2 Al Al2 2OO3 3 Fe Fe2 2OO3 3 CaO MgO Na CaO MgO Na2 2O SOO SO3 3 含水含水含水含水 干基干基干基干基 湿基湿基湿基湿基硅硅硅硅 砂砂砂砂 34.96 28.9 31.36 1.79 0.12 0.15 0.06 1.28 4.534.96 28.9 31.36 1.79 0.12 0.15 0.06 1.28 4.5砂砂砂砂 岩岩岩岩 41.11 34 40.60 0.23 0.04 0.06 0.01 0.08 1.041.11 34 40.60 0.23 0.04 0.06 0.01 0.08 1.0白云石白云石白云石白云石 17.04 14.1 0.112 0.03 0.02 5.38 3.49 0.317.04 14.1 0.112 0.03 0.02 5.38 3.49 0.3菱镁石菱镁石菱镁石菱镁石 1.34 1.1 0.02 0.01 0.01 0.621.34 1.1 0.02 0.01 0.01 0.62纯纯纯纯 碱碱碱碱 18.92 16.1 10.96 1.8 18.92 16.1 10.96 1.8 挥挥挥挥 散散散散 0.610.61芒芒芒芒 硝硝硝硝 5.24 4.3 0.06 0.02 0.03 0.02 0.02 2.18 4.25.24 4.3 0.06 0.02 0.03 0.02 0.02 2.18 4.2萤萤萤萤 石石石石 1.47 1.2 0.24 0.03 0.761.47 1.2 0.24 0.03 0.76煤煤煤煤 粉粉粉粉 0.28 0.23 0.210.28 0.23 0.21合合合合 计计计计 120.97 100 72.4 2.1 6.4 5.62 4.2 14.5 0.2120.97 100 72.4 2.1 6.4 5.62 4.2 14.5 0.2IX. IX. 玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算玻璃获得率的计算 玻璃获得率玻璃获得率玻璃获得率玻璃获得率 = 100 / 120.97 = 82.7%= 100 / 120.97 = 82.7%《玻璃的定义与通性》PPT课件 X. X. 配料单的计算配料单的计算配料单的计算配料单的计算原原原原 料料料料 用量用量用量用量 配合比配合比配合比配合比 % % 含水含水含水含水 干基干基干基干基 湿基湿基湿基湿基硅硅硅硅 砂砂砂砂 34.96 28.9 4.5 277.44 290.5134.96 28.9 4.5 277.44 290.51砂砂砂砂 岩岩岩岩 41.11 34 1.0 326.4 329.6941.11 34 1.0 326.4 329.69白云石白云石白云石白云石 17.04 14.1 0.3 135.36 135.7617.04 14.1 0.3 135.36 135.76菱镁石菱镁石菱镁石菱镁石 1.34 1.1 10.56 10.561.34 1.1 10.56 10.56纯纯纯纯 碱碱碱碱 18.92 16.1 1.8 154.56 157.3918.92 16.1 1.8 154.56 157.39挥挥挥挥 散散散散 0.610.61芒芒芒芒 硝硝硝硝 5.24 4.3 4.2 42.24 44.095.24 4.3 4.2 42.24 44.09萤萤萤萤 石石石石 1.47 1.2 11.52 11.521.47 1.2 11.52 11.52煤煤煤煤 粉粉粉粉 0.28 0.23 0.21 2.21 2.790.28 0.23 0.21 2.21 2.79合合合合 计计计计 120.97 100 960.29 982.34120.97 100 960.29 982.34碎玻璃碎玻璃碎玻璃碎玻璃 240 240240 240总总总总 计计计计 1200 .29 12221200 .29 1222 已知条件：碎玻璃掺入率为已知条件：碎玻璃掺入率为已知条件：碎玻璃掺入率为已知条件：碎玻璃掺入率为20%20%；配合料含水量为；配合料含水量为；配合料含水量为；配合料含水量为4%4%；；；；混合机容量为混合机容量为混合机容量为混合机容量为1200kg1200kg干基。 干基[ [混合机容量－混合机容量－混合机容量－混合机容量－( (混合机容量混合机容量混合机容量混合机容量× ×碎玻璃掺量碎玻璃掺量碎玻璃掺量碎玻璃掺量)] ×)] ×配合比＝原料的干基用量配合比＝原料的干基用量配合比＝原料的干基用量配合比＝原料的干基用量[1200- [1200- （（（（1200×20%1200×20%））））] ×28.9%] ×28.9%= 277.44= 277.44（（（（kgkg））））原料的湿基用量＝原料的湿基用量原料的湿基用量＝原料的湿基用量原料的湿基用量＝原料的湿基用量原料的湿基用量＝原料的湿基用量/ /（（（（1 – 1 – 含水量）硅砂含水量）硅砂含水量）硅砂含水量）硅砂的湿基用量＝的湿基用量＝的湿基用量＝的湿基用量＝277.44/277.44/（（（（1-4.5%1-4.5%）＝）＝）＝）＝290.51kg290.51kg《玻璃的定义与通性》PPT课件 根据要求，配合料的水分为根据要求，配合料的水分为根据要求，配合料的水分为根据要求，配合料的水分为4%4%，所以拟定配合料的加水量为：，所以拟定配合料的加水量为：，所以拟定配合料的加水量为：，所以拟定配合料的加水量为： 加水量计算加水量计算加水量计算加水量计算 《玻璃的定义与通性》PPT课件 配料工艺流程：配料工艺流程：砂岩砂岩 硅砂硅砂石灰石石灰石 白云石白云石 萤石萤石 纯碱纯碱 芒硝芒硝 煤粉煤粉 碎玻璃碎玻璃煅烧煅烧水冷水冷粗碎粗碎粉碎粉碎筛分筛分粉库粉库称量称量水水混合混合运输运输窑头料仓窑头料仓投料机投料机选矿选矿干燥干燥筛分筛分粗碎粗碎粉碎粉碎筛分筛分粗碎粗碎粉碎粉碎筛分筛分粗碎粗碎粉碎粉碎筛分筛分粉碎粉碎筛分筛分水洗水洗拆包拆包拆包拆包粉库粉库粉库粉库粉库粉库粉库粉库 粉库粉库 粉库粉库 粉库粉库 粉库粉库称量称量混合混合洗涤洗涤破碎破碎称量称量粉碎粉碎筛分筛分筛分筛分《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、配合料制备三、配合料制备（一）对配合料的质量要求（一）对配合料的质量要求 加速玻璃熔制，提高玻璃质量，防止产生缺陷。 加速玻璃熔制，提高玻璃质量，防止产生缺陷 对配合料的主要要求是：对配合料的主要要求是： （（1 1））应应有有一一定定的的粒粒度度组组成成，，保保证证均均匀匀度度、、熔熔制制速速度度、、玻玻璃璃液液均匀度，提高混合质量，防止分层均匀度，提高混合质量，防止分层 （（2 2）应具有一定水分，加速熔化应具有一定水分，加速熔化 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（3 3）需有一定的气体率，有利于玻璃液的澄清和均化需有一定的气体率，有利于玻璃液的澄清和均化4 4）必须混合均匀，以保证玻璃液的均匀性必须混合均匀，以保证玻璃液的均匀性《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）配合料制备的工艺流程（二）配合料制备的工艺流程 大大部部分分原原料料都都必必须须经经过过破破碎碎→→筛筛分分→→称称量量→→混混合合→→制制成成配配合料 一般工艺流程如图一般工艺流程如图2-3-32-3-3所示《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）配合料的质量控制（三）配合料的质量控制 均匀性与化学组成的正确性均匀性与化学组成的正确性。 （（1 1）原料成分的控制；）原料成分的控制； （（2 2）原料水分的控制；）原料水分的控制； （（3 3）原料颗粒度的控制；）原料颗粒度的控制； （（4 4）称量精度的控制；）称量精度的控制； （（5 5）混合均匀度的控制；）混合均匀度的控制； （（6 6）分料（分层）的控制；）分料（分层）的控制； （（7 7）粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制《玻璃的定义与通性》PPT课件 第五节第五节 玻璃体的缺陷玻璃体的缺陷 三大类：三大类： 气气泡泡（（气气体体夹夹杂杂物物））、、结结石石（（结结晶晶夹夹杂杂物物））、、条条纹纹和和节节瘤瘤（玻璃态夹杂物）玻璃态夹杂物）一、气泡一、气泡 影响制品的外观质量、透明性和机械强度影响制品的外观质量、透明性和机械强度一）气泡的大小与形状（一）气泡的大小与形状 灰泡（直径灰泡（直径<0.8mm<0.8mm）、气泡（直径）、气泡（直径>0.8mm>0.8mm） 气泡有球形、椭圆形及线状。 气泡有球形、椭圆形及线状《玻璃的定义与通性》PPT课件 2.2. 二次气泡二次气泡（再生泡）（再生泡） 原因有物理和化学两种原因有物理和化学两种 物理：降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度，原溶解物理：降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度，原溶解于玻璃液的气体由于温度升高引起溶解度降低，析出十分细小、于玻璃液的气体由于温度升高引起溶解度降低，析出十分细小、数量很多、均匀分布的二次气泡数量很多、均匀分布的二次气泡 化学：与玻璃的化学组成和使用原料有关化学：与玻璃的化学组成和使用原料有关 解决：解决： 1 1、稳定的熔制温度制度；、稳定的熔制温度制度； 2 2、气氛；、气氛； 3 3、窑压《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）气泡的种类与成因（二）气泡的种类与成因1. 1. 一次气泡一次气泡（配合料残留气泡）（配合料残留气泡） 熔制过程中澄清不良造成熔制过程中澄清不良造成 1 1、提高澄清温度；、提高澄清温度； 2 2、调节澄清剂用量；、调节澄清剂用量； 3 3、降低窑内气体压力；、降低窑内气体压力； 4 4、降低玻璃与气体界面上的表面张力。 降低玻璃与气体界面上的表面张力《玻璃的定义与通性》PPT课件 3.3. 耐火材料气泡耐火材料气泡 来源：来源： 1 1、耐火材料空隙中的气体被排到玻璃液；、耐火材料空隙中的气体被排到玻璃液； 2 2、耐火材料与玻璃液的某些反应形成气体耐火材料与玻璃液的某些反应形成气体 防止：防止： 1 1、提高耐火材料质量；、提高耐火材料质量； 2 2、稳定熔窑作业制度稳定熔窑作业制度《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、结石（结晶夹杂物）二、结石（结晶夹杂物） 结结石石：：玻玻璃璃内内结结晶晶态态异异物物破破坏坏外外观观、、光光学学均均匀匀性性降降低低机械强度和热稳定性机械强度和热稳定性 分为三类：分为三类：（一）配合料结石（一）配合料结石（未熔化的颗粒）（未熔化的颗粒） 配配合合料料中中未未熔熔化化的的颗颗粒粒组组分分，，大大多多数数情情况况下下是是石石英英颗颗粒粒，，常见的结石是方石英和鳞石英常见的结石是方石英和鳞石英 结结石石的的产产生生与与配配合合料料的的制制备备质质量量，，熔熔制制时时的的加加料料方方式式和和熔熔制工艺制度有关。 制工艺制度有关《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）耐火材料结石（二）耐火材料结石 原因：原因： 1 1、受到侵蚀剥落；、受到侵蚀剥落； 2 2、高温时与玻璃液作用；、高温时与玻璃液作用； 3 3、滴落物夹带到制品中滴落物夹带到制品中 解决措施：解决措施： 合理选择优质耐火材料；合理选择优质耐火材料； 避免熔化温度过高；避免熔化温度过高； 避免助熔剂用量过大避免助熔剂用量过大《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）析晶结石（三）析晶结石 本身析晶而产生的结石称为析晶结石，也称为本身析晶而产生的结石称为析晶结石，也称为“失透失透” 原因：原因： 1 1、晶体形成和生长的温度范围；、晶体形成和生长的温度范围； 2 2、化学组分不均匀化学组分不均匀 避免：避免： 合理的玻璃化学组成；合理的玻璃化学组成； 制定合理的熔化制度和成形制度；制定合理的熔化制度和成形制度； 合理的熔窑结构。 合理的熔窑结构《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）三、条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物称为玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物称为玻璃态夹杂物玻璃态夹杂物 分为四类：分为四类：（一）熔制不均匀引起的条纹和节瘤（一）熔制不均匀引起的条纹和节瘤 均化进行不够完善，往往富含均化进行不够完善，往往富含SiOSiO2 2二）窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤（二）窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤 碹碹滴滴滴滴入入或或流流入入玻玻璃璃体体中中由由于于它它们们富富含含SiOSiO2 2或或AlAl2 2O O3 3，，其其粘粘度很大，在玻璃体中扩散很慢，来不及溶解，形成条纹和节瘤度很大，在玻璃体中扩散很慢，来不及溶解，形成条纹和节瘤《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤（三）耐火材料被侵蚀引起的条纹和节瘤 玻璃熔体侵蚀耐火材料，被破坏的部分可能形成玻璃态物玻璃熔体侵蚀耐火材料，被破坏的部分可能形成玻璃态物质溶解在玻璃体内，使玻璃熔体中增加了提高粘度和表面张力质溶解在玻璃体内，使玻璃熔体中增加了提高粘度和表面张力的组分，形成条纹。 的组分，形成条纹 一般形成富氧化铝质条纹一般形成富氧化铝质条纹四）结石熔化引起的条纹和节瘤（四）结石熔化引起的条纹和节瘤 结石有较大溶解度，在高温停留一定时间后，可以消失结石有较大溶解度，在高温停留一定时间后，可以消失 结石溶解后的玻璃体与主体玻璃具有不同的化学组成，形结石溶解后的玻璃体与主体玻璃具有不同的化学组成，形成节瘤和条纹成节瘤和条纹《玻璃的定义与通性》PPT课件 第六节第六节 普通玻璃制品的生产普通玻璃制品的生产 制制品品种种类类繁繁多多，，根根据据不不同同用用途途，，选选择择不不同同的的组组成成和和生生产产工工艺艺，，制造出满足性能要求的产品制造出满足性能要求的产品一、瓶罐玻璃一、瓶罐玻璃（一）瓶罐玻璃的化学组成与分类（一）瓶罐玻璃的化学组成与分类 绝绝大大多多数数瓶瓶罐罐玻玻璃璃以以NaNa2 2O-CaO-SiOO-CaO-SiO2 2为为基基础础，，引引入入适适量量AlAl2 2O O3 3、、MgOMgO 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 玻玻璃璃瓶瓶罐罐一一般般可可归归纳纳为为细细颈颈瓶瓶（（小小口口瓶瓶））和和粗粗颈颈瓶瓶（（大大口口瓶瓶））两大类。 两大类《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）对瓶罐玻璃的基本要求（二）对瓶罐玻璃的基本要求 熔熔化化良良好好、、均均匀匀，，尽尽可可能能避避免免各各种种玻玻璃璃缺缺陷陷；；玻玻璃璃要要满满足足成成形形要要求求；；具具有有一一定定的的化化学学稳稳定定性性，，避避免免与与盛盛装装物物发发生生作作用用；；制品要有一定的热稳定性和机械强度制品要有一定的热稳定性和机械强度三）玻璃瓶罐的生产工艺特点（三）玻璃瓶罐的生产工艺特点 连续作业的池窑生产连续作业的池窑生产 自动制瓶机成形自动制瓶机成形 供料方式：真空吸料式和滴料供料式两大类供料方式：真空吸料式和滴料供料式两大类 《玻璃的定义与通性》PPT课件 图2-3-4 欧文斯制瓶机成形过程示意图《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-5 ⅡBM2-3-5 ⅡBM压压- -吹成形机成形过程示意图吹成形机成形过程示意图(a)(a)接受料滴；（接受料滴；（b b）准备压出；（）准备压出；（c c）冲模压入；）冲模压入；（（d d）冲模已上升，雏形模已下落，料泡进行重热及伸长；（）冲模已上升，雏形模已下落，料泡进行重热及伸长；（e e）成形模底板上）成形模底板上升；（升；（f f）成形模闭合；（）成形模闭合；（g g）吹气；（）吹气；（h h）成品钳出）成品钳出 成形后，退火炉进行退火，再进行加工和增强处理。 成形后，退火炉进行退火，再进行加工和增强处理《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、器皿玻璃二、器皿玻璃（一）器皿玻璃的化学组成（一）器皿玻璃的化学组成 表表2-3-132-3-13列列出出常常用用器器皿皿玻玻璃璃（（ware ware glassglass））与与晶晶质质玻玻璃璃的的组组成 也可以是也可以是NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系统和系统和铝硅酸盐无碱玻璃铝硅酸盐无碱玻璃的组成 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 器皿玻璃的组成必须满足下列要求：器皿玻璃的组成必须满足下列要求： （（1 1）热稳定性和化学稳定性；）热稳定性和化学稳定性； （（2 2）易于熔制和澄清；）易于熔制和澄清； （（3 3）符合成形方法要求的粘度温度曲线；）符合成形方法要求的粘度温度曲线； （（4 4）不易析晶不易析晶《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）对器皿玻璃的基本要求（二）对器皿玻璃的基本要求 高透明度，白色或鲜艳的颜色；高透明度，白色或鲜艳的颜色； 热稳定性、化学稳定性和机械强度；热稳定性、化学稳定性和机械强度； 对原料含铁量有一定要求。 对原料含铁量有一定要求《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）器皿玻璃的生产工艺特点（三）器皿玻璃的生产工艺特点 窑炉：窑炉： 坩埚窑、日池窑和连续式池窑坩埚窑、日池窑和连续式池窑 成型方法：成型方法： 自自由由成成形形、、吹吹制制、、压压制制、、压压吹吹、、离离心心浇浇注等方法注等方法 1 1、自由成形、自由成形：： 一一般般属属无无模模成成形形从从成成形形到到定定形形，，玻玻璃璃表表面面一一般般不不与与模模型型相相接接触触，，表表面面光光滑滑有有光光泽泽，，可可在在炉炉前前加加工工，，进进行行多多次次粘粘结结与与热热修修饰饰，，制制造形状复杂的制品造形状复杂的制品 《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2、吹制成形、吹制成形：： 分人工与机械成形两种分人工与机械成形两种 套套料料一一般般采采用用吹吹制制成成形形先先挑挑无无色色料料吹成小泡，再挑上色料，然后吹制成形吹成小泡，再挑上色料，然后吹制成形 大大量量生生产产的的制制品品普普遍遍采采用用机机械械吹吹制制，，玻玻璃璃经经供供料料机机将将料料滴滴供供给给吹吹制制机机，，吹吹制制成成形形后后由由输输送送带带送送到到联联合合机机烧烧口口，，烧烧口口后后再再由输送带送至退火窑。 由输送带送至退火窑《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-7 2-3-7 玻璃吹制机工艺流程图玻璃吹制机工艺流程图1-1-供料机；供料机；2-2-吹制机；吹制机；3-3-吹制输送带；吹制输送带；4-4-烘口机；烘口机；5-5-退火炉退火炉《玻璃的定义与通性》PPT课件 3 3、压制法、压制法：： 可可用用来来整整体体成成形形口口大大底底小小的的简简单单制制品品，，也也可可采采用用开开模模方方法法生生产产形形状状复复杂杂的的制制品品加加工工工工艺艺简简单单，，一一般般经经火火抛抛光光后后，，进进行行退火或钢化即成为产品退火或钢化即成为产品 4 4、压吹法、压吹法：： 特特点点是是先先用用压压制制的的方方法法制制成成制制品品口口部部和和雏雏形形，，然然后后再再移移入入成形模中吹成制品成形模中吹成制品《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-8 2-3-8 压吹法成形广口瓶示意图压吹法成形广口瓶示意图1-1-雏形模；雏形模；2-2-成形模；成形模；3-3-冲头；冲头；4-4-口模；口模；5-5-口模铰链；口模铰链；6-6-吹气头；吹气头；7-7-模底模底《玻璃的定义与通性》PPT课件 5 5、离心浇注法、离心浇注法：： 可制造电视机显像管、大直径玻璃管和空心制品等。 可制造电视机显像管、大直径玻璃管和空心制品等 玻玻璃璃料料滴滴进进入入模模子子后后，，由由于于离离心心力力而而紧紧贴贴于于模模子子壁壁上上，，同同时模内抽真空，形成要求形状的空心制品时模内抽真空，形成要求形状的空心制品 玻玻璃璃器器皿皿成成形形后后，，还还要要进进行行一一系系列列的的加加工工与与修修饰饰，，如如研研磨磨、、抛抛光光、、饰饰刻刻、、彩彩饰饰等等，，以以美美化化制制品品和和提提高高艺艺术术性性加加工工与与修修饰饰是玻璃器皿生产中的一个重要工序是玻璃器皿生产中的一个重要工序《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、平板玻璃三、平板玻璃 产量最大，用途最广产量最大，用途最广 传统工艺传统工艺：窗玻璃法和压延、磨光玻璃法窗玻璃法和压延、磨光玻璃法 窗玻璃法：用有槽、无槽、平拉法以及旭法生产平板玻璃窗玻璃法：用有槽、无槽、平拉法以及旭法生产平板玻璃 压压延延、、磨磨光光玻玻璃璃法法：：指指玻玻璃璃液液经经钢钢辊辊（（上上下下两两个个））滚滚压压成成形、退火的玻璃，再经研磨抛光制得机械磨光玻璃形、退火的玻璃，再经研磨抛光制得机械磨光玻璃。 浮法工艺浮法工艺：： 生产平板玻璃最先进的工艺方法生产平板玻璃最先进的工艺方法 产产量量高高、、质质量量好好、、品品种种多多、、规规格格大大、、效效率率高高、、易易操操作作管管理理和经济效益好等优点和经济效益好等优点《玻璃的定义与通性》PPT课件 （一）平板玻璃的组成（一）平板玻璃的组成 平板玻璃的化学组成要求：平板玻璃的化学组成要求： 易于熔化和澄清；易于熔化和澄清； 良好的化学稳定性；良好的化学稳定性； 析晶倾向性小；析晶倾向性小； 玻璃料性要短，有较快的硬化速度，以适应高速成形玻璃料性要短，有较快的硬化速度，以适应高速成形 《玻璃的定义与通性》PPT课件 化学组成主要有：化学组成主要有： SiOSiO2 2、、AlAl2 2O O3 3、、CaOCaO、、MgOMgO、、R R2 2O O，，其其质质量量百百分分比比随随成成形形方方法法不同而略有差异不同而略有差异《玻璃的定义与通性》PPT课件 浮浮法法玻玻璃璃、、平平拉拉法法、、无无槽槽引引上上采采用用高高钙钙低低碱碱成成分分，，采采用用快快硬的短性玻璃，玻璃组成中硬的短性玻璃，玻璃组成中CaOCaO含量高，含量高，NaNa2 2O O含量减少。 含量减少 有有槽槽引引上上法法组组成成中中可可以以降降低低CaOCaO，，增增加加MgOMgO，，即即采采用用高高镁镁成成分《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）平板玻璃生产工艺特点（二）平板玻璃生产工艺特点 1 1．浮法生产．浮法生产：： 连续式池窑连续式池窑 在锡槽中进行成形在锡槽中进行成形 玻玻璃璃液液粘粘度度、、表表面面张张力力等等流流变变性性能能必必须须严严格格控控制制，，以以适适应应成形的各个阶段成形的各个阶段 成形大致过程是：成形大致过程是： 冷冷却却至至1100℃1100℃左左右右的的玻玻璃璃液液→→锡锡槽槽→→玻玻璃璃液液摊摊开开成成玻玻璃璃带带→→向向锡锡槽槽尾尾部部拉拉引引→→抛抛光光→→拉拉薄薄→→硬硬化化→→冷冷却却→→过过渡渡辊辊台台→→进进入退火窑入退火窑 玻璃带离开锡槽时的温度大约为玻璃带离开锡槽时的温度大约为600℃600℃左右 《玻璃的定义与通性》PPT课件 玻璃厚度的控制是浮法生产平板玻璃的关键玻璃厚度的控制是浮法生产平板玻璃的关键: : 平衡厚度：平衡厚度：6 6－－7mm7mm；； 生生产产厚厚玻玻璃璃：：在在锡锡槽槽摊摊平平抛抛光光区区设设石石墨墨挡挡边边器器来来控控制制玻玻璃璃厚度。 厚度 生产薄玻璃生产薄玻璃：： 采用拉薄方法：采用拉薄方法： 粘度、拉边辊、拉引速度粘度、拉边辊、拉引速度 浮抛介质浮抛介质：： 锡液：熔点低、沸点高、蒸气压低、密度大、不易挥发等锡液：熔点低、沸点高、蒸气压低、密度大、不易挥发等 必必须须在在锡锡槽槽中中按按一一定定比比例例通通人人N N2 2、、H H2 2等等还还原原性性惰惰性性气气体体，，以以避免锡的氧化或与硫反应避免锡的氧化或与硫反应《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-10 2-3-10 浮法玻璃连续生产流程浮法玻璃连续生产流程《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2．有槽垂直引上法．有槽垂直引上法：： 利利用用槽槽子子砖砖成成形形形形成成板板根根，，玻玻璃璃液液受受引引上上机机石石棉棉辊辊拉拉引引，，硬化形成玻璃原板，退火，切割硬化形成玻璃原板，退火，切割 3 3．无槽垂直引上法．无槽垂直引上法：： 利用利用引砖引砖成形引砖是无槽垂直引上的重要成形设备引砖是无槽垂直引上的重要成形设备。 4 4．对辊法．对辊法：： 设设置置一一对对向向外外反反向向旋旋转转的的辊辊子子玻玻璃璃从从这这对对辊辊子子之之间间的的缝缝隙隙由石棉辊向上拉引，形成原板可以保证玻璃液处于不结晶状态由石棉辊向上拉引，形成原板可以保证玻璃液处于不结晶状态 《玻璃的定义与通性》PPT课件 5 5．平拉法．平拉法：： 浅引上室，浅引上室， 60cm60cm左右借助转向辊将玻璃板弯成水平方向，左右借助转向辊将玻璃板弯成水平方向，送进退火窑送进退火窑 6 6．压延法．压延法：： 是利用水平连续压延法，能大量生产从玻璃熔窑末端流是利用水平连续压延法，能大量生产从玻璃熔窑末端流液口连续地流出玻璃液，通过用水冷却的上下一对辊子之间，液口连续地流出玻璃液，通过用水冷却的上下一对辊子之间，未冷却的玻璃液被压延辊压延成一定厚度的玻璃板（厚度根据未冷却的玻璃液被压延辊压延成一定厚度的玻璃板（厚度根据调整两辊间隙改变），随两辊回转玻璃板被向前拉引，经输送调整两辊间隙改变），随两辊回转玻璃板被向前拉引，经输送辊道进入退火窑，徐冷到室温。 辊道进入退火窑，徐冷到室温《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 6 6．压延法．压延法：： 是利用水平连续压延法，能大量生产是利用水平连续压延法，能大量生产 从玻璃熔窑末端流液口连续地流出玻璃液，通过用水冷却从玻璃熔窑末端流液口连续地流出玻璃液，通过用水冷却的上下一对辊子之间，未冷却的玻璃液被压延辊压延成一定厚的上下一对辊子之间，未冷却的玻璃液被压延辊压延成一定厚度的玻璃板（厚度根据调整两辊间隙改变），随两辊回转玻璃度的玻璃板（厚度根据调整两辊间隙改变），随两辊回转玻璃板被向前拉引，经输送辊道进入退火窑，徐冷到室温板被向前拉引，经输送辊道进入退火窑，徐冷到室温《玻璃的定义与通性》PPT课件 四、仪器玻璃四、仪器玻璃（一）仪器玻璃的化学组成与分类（一）仪器玻璃的化学组成与分类 包括实验室仪器玻璃、医用玻璃等包括实验室仪器玻璃、医用玻璃等《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）基本要求（二）基本要求 化学稳定性；化学稳定性； 抗热冲击性好；抗热冲击性好； 强度高，弹性好，脆性低，硬度高；强度高，弹性好，脆性低，硬度高； 使用温度高。 使用温度高《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）仪器玻璃的生产工艺特点（三）仪器玻璃的生产工艺特点 1 1．高硅氧玻璃．高硅氧玻璃：： 含含SiOSiO2 2高高达达9696％％以以上上的的玻玻璃璃是是利利用用玻玻璃璃组组成成的的B B区区易易于于分分相相的特点来制造的的特点来制造的 《玻璃的定义与通性》PPT课件 首首先先选选取取NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3-SiO-SiO2 2系系统统B B区区域域中中适适当当组组成成（（如如图图2-3-2-3-1111）：）： 按普通方法熔制成玻璃，而后：按普通方法熔制成玻璃，而后： （（1 1））在在600℃600℃左左右右对对其其进进行行热热处处理理，，使使其其分分相相，，成成为为富富NaNa2 2O-O-B B2 2O O3 3相和富相和富SiOSiO2 2相 （（2 2））用用3NHCl3NHCl和和5NH5NH2 2SOSO4 4进进行行酸酸处处理理，，浸浸出出富富NaNa2 2O-BO-B2 2O O3 3相相，，洗洗去反应生成物，成为富去反应生成物，成为富SiOSiO2 2相的多孔质玻璃。 相的多孔质玻璃 （（3 3））1200℃1200℃左右的烧结，制成高硅氧玻璃制品左右的烧结，制成高硅氧玻璃制品《玻璃的定义与通性》PPT课件 高高硅硅氧氧玻玻璃璃可可以以代代替替石石英英玻玻璃璃制制作作耐耐热热器器皿皿、、复复杂杂形形状状仪仪器器、、高压水银灯管和溴钨灯等高压水银灯管和溴钨灯等 高高硅硅氧氧玻玻璃璃制制造造过过程程中中要要注注意意基基础础玻玻璃璃成成分分的的选选择择，，保保证证经经热处理后可以得到符合分相要求的玻璃热处理后可以得到符合分相要求的玻璃 其典型成分如表其典型成分如表2-3-192-3-19所列《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2．高硼硅仪器玻璃．高硼硅仪器玻璃 指含指含SiOSiO2 2>78>78％、％、B B2 2O O3 3>10>10％的仪器玻璃％的仪器玻璃 玻玻璃璃中中酸酸性性氧氧化化物物含含量量大大大大超超过过碱碱性性氧氧化化物物，，玻玻璃璃具具有有明明显显的酸性 玻璃中玻璃中B B2 2O O3 3含量高，原则上不含二价金属氧化物含量高，原则上不含二价金属氧化物。 低低的的热热膨膨胀胀系系数数，，热热稳稳定定性性好好对对水水和和酸酸的的侵侵蚀蚀抵抵抗抗能能力力强强，，但抗碱性差广泛用来制作各种耐热玻璃仪器但抗碱性差广泛用来制作各种耐热玻璃仪器 生生产产工工艺艺有有特特殊殊要要求求，，它它的的熔熔化化温温度度可可达达1680℃1680℃，，成成型型温温度度可达可达1250℃1250℃《玻璃的定义与通性》PPT课件 3 3．硼硅酸盐中性玻璃．硼硅酸盐中性玻璃 抗酸、抗碱、抗水性能都较好，医用安瓿、注射器等抗酸、抗碱、抗水性能都较好，医用安瓿、注射器等《玻璃的定义与通性》PPT课件 五、颜色玻璃及其着色剂着色机理五、颜色玻璃及其着色剂着色机理（一）概述（一）概述 在在玻玻璃璃配配合合料料中中加加入入着着色色剂剂，，经经熔熔制制和和热热处处理理后后可可以以得得到到各各种不同色调的颜色玻璃种不同色调的颜色玻璃 颜颜色色的的产产生生是是物物质质与与光光作作用用的的结结果果物物质质显显示示颜颜色色的的根根本本原原因在于光吸收和光散射因在于光吸收和光散射 白白光光投投射射到到透透明明物物体体上上，，若若全全部部透透过过，，则则呈呈现现无无色色；；如如果果吸吸收收某某些些波波长长的的光光，，而而透透过过另另一一部部分分波波长长的的光光，，则则呈呈现现与与透透过过部部分分相应的颜色。 相应的颜色 《玻璃的定义与通性》PPT课件 光吸收的原因：光吸收的原因： 原原子子中中的的电电子子（（主主要要是是价价电电子子））受受到到光光能能的的激激发发，，从从能能量量较较低低（（E1E1））的的能能级级跃跃迁迁至至能能量量较较高高（（E2E2））的的能能级级，，即即从从基基态态跃跃迁迁至至激发态所至激发态所至 只只要要基基态态和和激激发发态态之之间间的的能能量量差差（（E2 E2 E1E1＝＝hνhν））处处于于可可见见光的能量范围时，相应波长的光就被吸收，从而呈现颜色光的能量范围时，相应波长的光就被吸收，从而呈现颜色《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）玻璃着色剂（二）玻璃着色剂 可以分为三类：可以分为三类： 离子着色剂离子着色剂（过渡金属离子与稀土金属离子）；（过渡金属离子与稀土金属离子）； 分子着色剂分子着色剂（硫、硒及其化合物类）；（硫、硒及其化合物类）； 金属胶体着色剂金属胶体着色剂等《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）颜色玻璃的分类（三）颜色玻璃的分类1. 1. 离子着色离子着色 离子着色的玻璃包括过渡金属离子着色与稀土离子着色。 离子着色的玻璃包括过渡金属离子着色与稀土离子着色 这这些些离离子子的的电电子子层层轨轨道道上上有有空空位位，，因因氧氧配配位位场场的的作作用用而而产产生生能能级级分分裂裂，，过过渡渡金金属属离离子子的的d d电电子子在在3d3d轨轨道道产产生生d-dd-d电电子子跃跃迁迁，，稀稀土土金金属属离离子子的的f f电电子子在在4f4f轨轨道道产产生生f-ff-f电电子子跃跃迁迁，，从从而而在在可可见见光光区区产生选择性吸收，使玻璃产生离子着色产生选择性吸收，使玻璃产生离子着色 影响吸收带波长位置的主要因素有：影响吸收带波长位置的主要因素有： 阳阳离离子子场场强强、、阳阳离离子子半半径径、、着着色色离离子子价价态态及及其其配配位位状状态态和和玻玻璃所处温度璃所处温度 它它们们受受基基础础玻玻璃璃成成分分、、着着色色离离子子价价态态及及其其熔熔制制工工艺艺因因素素的的影影响《玻璃的定义与通性》PPT课件 2. 2. 金属胶体着色金属胶体着色 玻璃可以通过细分散状态的金属对光的选择性吸收而着色玻璃可以通过细分散状态的金属对光的选择性吸收而着色。 选选择择性性吸吸收收是是由由于于均均匀匀分分散散在在玻玻璃璃中中的的胶胶态态金金属属的的微微小小粒粒子子（小于可见光波长）对光的吸收和散射而引起的小于可见光波长）对光的吸收和散射而引起的 颜色玻璃需要经过适当的热处理以便析出胶体颜色玻璃需要经过适当的热处理以便析出胶体 玻璃的着色与散射粒子的类别、大小、浓度和形状有关玻璃的着色与散射粒子的类别、大小、浓度和形状有关 颜颜色色由由散散射射中中心心大大小小决决定定，，例例如如金金红红玻玻璃璃，，金金粒粒子子 20nm20nm为为弱弱黄黄，，2020～～50nm50nm为为红红色色，，5050～～100nm100nm为为紫紫红红色色，，100100～～150nm150nm为为蓝色，蓝色，>150nm>150nm将发生金粒沉析将发生金粒沉析 浓度（胶粒的数目）决定色泽的强弱浓度（胶粒的数目）决定色泽的强弱 用用于于玻玻璃璃着着色色的的金金属属胶胶体体有有铜铜、、银银和和金金等等贵贵金金属属铜铜和和金金使使玻璃呈红色，银使玻璃呈黄色玻璃呈红色，银使玻璃呈黄色。 《玻璃的定义与通性》PPT课件 为了实现金属胶体着色，玻璃要经过从熔化到显色的过程为了实现金属胶体着色，玻璃要经过从熔化到显色的过程 金属胶体在玻璃中均匀析出的过程有以下几个步骤：金属胶体在玻璃中均匀析出的过程有以下几个步骤： （（1 1）金属离子溶解在玻璃中；）金属离子溶解在玻璃中； （（2 2）金属离子还原为原子态金属；）金属离子还原为原子态金属； （（3 3）生成金属晶核；）生成金属晶核； （（4 4）金属晶体的生长金属晶体的生长《玻璃的定义与通性》PPT课件 3. 3. 化合物着色化合物着色 化合物着色的玻璃主要是硫化合物着色的玻璃主要是硫- -硒硒- -镉着色 这这类类玻玻璃璃的的着着色色是是由由于于经经特特殊殊热热处处理理，，显显色色形形成成CdSCdS或或CdS-CdS-CdSeCdSe固溶体胶体固溶体胶体 玻玻璃璃色色调调主主要要决决定定于于固固溶溶体体中中CdSCdS、、CdSeCdSe的的混混合合比比，，而而与与胶胶体体粒子大小无关。 粒子大小无关《玻璃的定义与通性》PPT课件 第七节第七节 玻璃的深加工玻璃的深加工 冷加工、热加工和表面处理三大类冷加工、热加工和表面处理三大类一、冷加工一、冷加工 冷加工冷加工：通过机械方法改变玻璃制品的外形和表面状态通过机械方法改变玻璃制品的外形和表面状态 基本方法有：基本方法有：研磨抛光、切割、喷砂、钻孔研磨抛光、切割、喷砂、钻孔和和切削切削 研磨和抛光加工是两个不同的工序，统称磨光研磨和抛光加工是两个不同的工序，统称磨光 经研磨、抛光后的玻璃制品，称为磨光玻璃经研磨、抛光后的玻璃制品，称为磨光玻璃《玻璃的定义与通性》PPT课件 研磨研磨：： 玻玻璃璃的的研研磨磨是是磨磨盘盘与与玻玻璃璃作作相相对对运运动动，，磨磨料料在在磨磨盘盘负负载载下下对对玻璃表面进行划痕与剥离的机械作用，并使玻璃产生微裂纹玻璃表面进行划痕与剥离的机械作用，并使玻璃产生微裂纹 磨磨料料用用水水既既有有冷冷却却作作用用，，又又与与玻玻璃璃新新生生表表面面发发生生水水解解作作用用，，生成硅胶，有利于剥离，具有一定的化学作用。 生成硅胶，有利于剥离，具有一定的化学作用 研研磨磨后后，，玻玻璃璃表表面面形形成成一一层层凹凹陷陷的的毛毛面面，，并并带带有有一一定定深深度度的的裂纹层 《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-12 2-3-12 研磨玻璃断面研磨玻璃断面h-h-平均凹陷层；平均凹陷层；f-f-平均裂纹深；平均裂纹深；F-F-最大裂纹深最大裂纹深 玻璃研磨时，主要为机械作用，磨料硬度必须大于玻璃硬度玻璃研磨时，主要为机械作用，磨料硬度必须大于玻璃硬度 主要磨料有刚玉、天然金刚砂或石英砂主要磨料有刚玉、天然金刚砂或石英砂 影影响响玻玻璃璃研研磨磨的的主主要要工工艺艺因因素素为为：：磨磨料料硬硬度度、、粒粒度度，，磨磨料料悬悬浮浮液液的的浓浓度度和和给给料料量量，，研研磨磨盘盘转转速速与与压压力力、、磨磨盘盘材材料料、、玻玻璃璃化化学学组成等《玻璃的定义与通性》PPT课件 抛抛光光：：玻玻璃璃抛抛光光时时摩摩擦擦生生热热，，产产生生一一层层流流动动层层，，在在表表面面张张力力作用下，使玻璃表面光滑，该流动层称为作用下，使玻璃表面光滑，该流动层称为“培比层培比层”。 抛抛光光过过程程应应看看作作同同时时发发生生并并相相互互交交错错的的机机械械、、化化学学和和物物理理化化学作用的总和学作用的总和 抛光材料有红粉（氧化铁）氧化铈、氧化铬、氧化锆等抛光材料有红粉（氧化铁）氧化铈、氧化铬、氧化锆等 影影响响玻玻璃璃抛抛光光过过程程的的主主要要工工艺艺因因素素是是: :抛抛光光材材料料的的性性质质、、浓浓度度、、给给料料量量，，抛抛光光盘盘转转速速与与压压力力，，环环境境温温度度，，玻玻璃璃温温度度，，抛抛光光悬悬浮浮液液性质，抛光盘材质等性质，抛光盘材质等《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、热加工二、热加工 1 1、成形；、成形；2 2、改善制品性能及外观质量改善制品性能及外观质量 利利用用玻玻璃璃粘粘度度随随温温度度改改变变的的特特性性以以及及表表面面张张力力与与导导热热系系数数，，可以对玻璃制品进行热加工可以对玻璃制品进行热加工 主要方法有烧口、火抛光、火焰切割，或钻孔、焊接主要方法有烧口、火抛光、火焰切割，或钻孔、焊接 切割、钻孔、焊接切割、钻孔、焊接：： 加加热热到到一一定定温温度度，，温温度度升升高高，，玻玻璃璃粘粘度度变变小小；；玻玻璃璃导导热热系系数数小小，，采采用用局局部部加加热热，，局局部部达达到到变变形形，，软软化化，，甚甚至至熔熔化化流流动动，，以以进进行等加工。 行等加工 《玻璃的定义与通性》PPT课件 火抛光和烧口火抛光和烧口：： 利用玻璃的表面张力，使玻璃表面趋向平整利用玻璃的表面张力，使玻璃表面趋向平整热加工注意点：热加工注意点： 对玻璃制品进行热加工时，要防止玻璃析晶；对玻璃制品进行热加工时，要防止玻璃析晶； 焊接时，二者热膨胀系数要焊接时，二者热膨胀系数要“匹配匹配” 经经过过热热加加工工的的制制品品，，应应缓缓慢慢冷冷却却，，防防止止炸炸裂裂或或产产生生大大的的永永久应力 有些制品还需进行二次退火有些制品还需进行二次退火《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、玻璃的表面处理三、玻璃的表面处理 分三类：分三类： 1 1、、形形成成玻玻璃璃的的光光滑滑面面或或散散光光面面，，通通过过表表面面处处理理控控制制玻玻璃璃表表面的凹凸；面的凹凸； 2 2、改变玻璃表面的薄层组成，改善表面性质；、改变玻璃表面的薄层组成，改善表面性质； 3 3、进行表面涂层进行表面涂层《玻璃的定义与通性》PPT课件 （一）玻璃的化学蚀刻（一）玻璃的化学蚀刻 化化学学蚀蚀刻刻：：用用氢氢氟氟酸酸溶溶掉掉玻玻璃璃表表面面层层的的硅硅氧氧，，根根据据残残留留盐盐类类的溶解度的不同，而得到有光泽表面或无光泽毛面。 的溶解度的不同，而得到有光泽表面或无光泽毛面 1 1、、蚀蚀刻刻后后玻玻璃璃的的表表面面性性质质决决定定于于氢氢氟氟酸酸与与玻玻璃璃作作用用后后所所生生成成的的盐盐类类性性质质、、溶溶解解度度大大小小、、结结晶晶的的大大小小，，以以及及是是否否容容易易从从玻玻璃璃表表面清除 若若反反应应产产物物不不断断被被清清除除，，腐腐蚀蚀作作用用均均匀匀，，可可以以得得到到非非常常光光滑滑或有光泽的表面或有光泽的表面 反反应应产产物物溶溶解解度度小小，，得得到到粗粗糙糙无无光光泽泽的的表表面面；；结结晶晶大大，，使使表表面无光泽面无光泽《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2、玻璃的化学组成影响蚀刻表面的性质玻璃的化学组成影响蚀刻表面的性质 如如玻玻璃璃中中含含氧氧化化铅铅较较多多，，则则会会形形成成细细粒粒的的毛毛面面；；含含氧氧化化钡钡，，则则形形成成粗粗粒粒的的毛毛面面；；含含氧氧化化锌锌、、氧氧化化钙钙或或氧氧化化铬铬，，则则呈呈中等粒状毛面中等粒状毛面 3 3、蚀刻液的组成也影响蚀刻表面蚀刻液的组成也影响蚀刻表面 蚀蚀刻刻液液中中如如含含有有能能溶溶解解反反应应生生成成盐盐类类的的成成分分，，如如硫硫酸酸，，则可得到光泽的表面。 则可得到光泽的表面 蚀刻液可在蚀刻液可在HFHF中加入中加入NHNH4 4F F、、KFKF与水组成与水组成《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）化学抛光（二）化学抛光 是是利利用用氢氢氟氟酸酸破破坏坏玻玻璃璃表表面面原原有有的的硅硅氧氧膜膜，，生生成成一一层层新新的的硅硅氧膜，使玻璃得到很高的光洁度与透光度氧膜，使玻璃得到很高的光洁度与透光度 化学抛光化学抛光的方法有两种：的方法有两种： 一一种种是是单单纯纯的的化化学学侵侵蚀蚀作作用用，，用用于于玻玻璃璃器器皿皿；；另另一一种种是是化化学学侵蚀和机械研磨相结合侵蚀和机械研磨相结合，用于平板玻璃用于平板玻璃 化化学学研研磨磨是是在在玻玻璃璃表表面面添添加加磨磨料料和和化化学学侵侵蚀蚀剂剂，，化化学学侵侵蚀蚀生生成氟硅酸盐，通过研磨而去除，使化学抛光的效率大为提高成氟硅酸盐，通过研磨而去除，使化学抛光的效率大为提高 影影响响化化学学抛抛光光的的因因素素：：1 1、、玻玻璃璃成成分分；；2 2、、氢氢氟氟酸酸与与硫硫酸酸比比例例；；3 3、酸液温度；、酸液温度；4 4、处理时间。 处理时间《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）表面着色（扩散着色）（三）表面着色（扩散着色） 在在高高温温下下用用着着色色离离子子的的金金属属、、熔熔盐盐、、盐盐类类糊糊膏膏涂涂覆覆在在玻玻璃璃表表面面上上，，使使着着色色离离子子与与玻玻璃璃中中的的离离子子进进行行交交换换，，扩扩散散到到玻玻璃璃表表层层中中，，使使玻玻璃璃表表面面着着色色；；有有些些金金属属离离子子还还需需要要还还原原为为原原子子，，原原子子集集聚聚成成胶体而着色胶体而着色 配成糊状物，涂于玻璃表面，再放在马弗炉中进行热处理配成糊状物，涂于玻璃表面，再放在马弗炉中进行热处理 应用应用电浮法电浮法可以连续生产表面着色玻璃可以连续生产表面着色玻璃 是是在在浮浮法法成成形形熔熔融融锡锡槽槽上上的的高高温温玻玻璃璃上上面面，，另另设设置置需需要要着着色色的的熔熔融融金金属属槽槽，，这这两两种种熔熔融融金金属属槽槽通通以以直直流流电电压压，，上上面面的的金金属属离离子子扩扩散散到到玻玻璃璃中中，，进进行行离离子子交交换换，，形形成成表表面面着着色色的的玻玻璃璃或或热热反反射射玻璃。 玻璃 《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-14 2-3-14 电浮法装置示意图电浮法装置示意图1-1-锡液；锡液；2-2-玻璃；玻璃；3-3-金属熔体；金属熔体；4-4-阳电极；阳电极；5-5-阳极端头；阳极端头；6-6-阴极；阴极；7-7-直流电源；直流电源；8-8-吊杆；吊杆；9-9-支梁；支梁；10-10-锡槽锡槽 此此外外还还可可利利用用表表面面金金属属涂涂层层制制造造反反射射镜镜、、热热反反射射玻玻璃璃、、膜膜层层导电玻璃、保温瓶等导电玻璃、保温瓶等《玻璃的定义与通性》PPT课件 （四）玻璃的钢化（四）玻璃的钢化1 1．热钢化．热钢化 为为了了提提高高平平板板玻玻璃璃的的强强度度，，对对退退火火玻玻璃璃进进行行热热钢钢化化（（物物理理钢钢化） 即即把把玻玻璃璃加加热热到到一一定定温温度度，，在在冷冷却却介介质质中中急急剧剧均均匀匀冷冷却却，，玻玻璃璃内内外外层层产产生生很很大大的的温温度度梯梯度度，，所所产产生生的的应应力力由由于于玻玻璃璃处处于于粘粘滞滞流流动动状状态态而而被被松松弛弛，，使使之之有有温温度度梯梯度度而而无无应应力力状状态态。 当当玻玻璃璃温温度度梯梯度度消消失失，，原原松松弛弛应应力力转转为为永永久久应应力力，，玻玻璃璃表表面面产产生生一一层层压压应应力力，，因此使玻璃强度增大因此使玻璃强度增大 影影响响玻玻璃璃热热钢钢化化的的因因素素有有淬淬火火温温度度、、介介质质传传热热速速率率、、玻玻璃璃厚厚度、玻璃组成等度、玻璃组成等 淬淬火火温温度度高高好好，，但但不不能能超超过过上上限限，，会会变变形形；；冷冷却却快快好好；；厚厚好好、、薄不行；薄不行；αα大好，石英玻璃不行大好，石英玻璃不行《玻璃的定义与通性》PPT课件 2-3-15 2-3-15 玻璃热钢化工艺流程图玻璃热钢化工艺流程图《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2．化学钢化．化学钢化 基于玻璃表面离子的迁移（扩散）基于玻璃表面离子的迁移（扩散） 其其过过程程是是把把加加热热的的含含碱碱玻玻璃璃浸浸于于熔熔融融盐盐浴浴中中处处理理，，通通过过玻玻璃璃与与熔熔盐盐的的离离子子交交换换改改变变玻玻璃璃表表面面的的化化学学组组成成，，使使玻玻璃璃表表面面形形成压应力层成压应力层 化学钢化常采用的工艺有两种：化学钢化常采用的工艺有两种： ①①低低温温离离子子交交换换: :在在不不超超过过转转变变温温度度的的范范围围内内，，使使玻玻璃璃与与溶溶液液接接触触，，半半径径较较大大的的钾钾离离子子置置换换玻玻璃璃中中半半径径较较小小的的钠钠离离子子。 由由于于嵌嵌挤挤作作用用使使玻玻璃璃表表面面层层的的致致密密度度大大于于中中心心，，即即表表面面形形成成压压应应力，中心形成拉应力力，中心形成拉应力 ②②高高温温离离子子交交换换: :将将玻玻璃璃浸浸入入转转变变温温度度以以上上、、软软化化点点以以下下的的熔熔盐盐中中，，使使膨膨胀胀系系数数小小的的离离子子置置换换玻玻璃璃中中的的膨膨胀胀系系数数大大的的离离子子冷冷却却后后玻玻璃璃表表面面层层与与内内部部的的膨膨胀胀系系数数不不同同，，在在表表面面层层形形成成压压应应力力，，从从而而使使玻玻璃璃具具有有钢钢化化玻玻璃璃的的特特征征如如LiLi+ +交交换换NaNa+ +、、K K+ +，，表表面面αα小，内部小，内部αα大，冷却产生压应力大，冷却产生压应力《玻璃的定义与通性》PPT课件 第八节第八节 特种玻璃特种玻璃 又又叫叫新新型型玻玻璃璃，，是是指指除除日日用用玻玻璃璃以以外外的的，，采采用用精精制制、、高高纯纯或或新新型型原原料料，，采采用用新新工工艺艺在在特特殊殊条条件件下下或或严严格格控控制制形形成成过过程程制制成成的的一一些些具具有有特特殊殊功功能能或或特特殊殊用用途途的的玻玻璃璃，，也也包包括括经经玻玻璃璃晶晶化化获获得得的的微晶玻璃。 微晶玻璃 特殊功能或特殊用途指：特殊功能或特殊用途指： 是是在在普普通通玻玻璃璃所所具具有有的的透透光光性性、、耐耐久久性性、、气气密密性性、、形形状状不不变变性性、、耐耐热热性性、、电电绝绝缘缘性性、、组组成成多多样样性性、、易易成成型型性性和和可可加加工工性性等等优优异异性性能能的的基基础础上上，，通通过过使使玻玻璃璃具具有有特特殊殊的的功功能能，，或或将将上上述述某某项项特特性性发发挥挥至至极极点点，，或或将将上上述述某某项项特特性性置置换换为为另另一一种种特特性性，，或或牺牺牲牲上上述某些性能而赋予某项有用的特性之后获得的述某些性能而赋予某项有用的特性之后获得的 《玻璃的定义与通性》PPT课件 普通玻璃普通玻璃：： 平板玻璃、器皿玻璃、电真空玻璃和光学玻璃；平板玻璃、器皿玻璃、电真空玻璃和光学玻璃； 特种玻璃特种玻璃：： 指指SiOSiO2 2含含量量在在8585％％以以上上或或5555％％以以下下的的硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃、、非非硅硅酸酸盐盐氧氧化化物物玻玻璃璃（（如如硼硼酸酸盐盐、、磷磷酸酸盐盐、、锗锗酸酸盐盐、、碲碲酸酸盐盐、、铝铝酸酸盐盐及及氧氧氮氮玻玻璃璃、、氧氧碳碳玻玻璃璃等等））以以及及非非氧氧化化物物玻玻璃璃（（如如卤卤化化物物、、氮氮化物、硫系物、硫卤化物和金属玻璃等新型无机玻璃系统）等。 化物、硫系物、硫卤化物和金属玻璃等新型无机玻璃系统）等《玻璃的定义与通性》PPT课件 一、特种玻璃概述一、特种玻璃概述 根据功能特性可以分为：根据功能特性可以分为： 光光学学功功能能玻玻璃璃、、电电磁磁功功能能玻玻璃璃、、热热学学功功能能玻玻璃璃、、力力学学功功能能玻玻璃、化学功能玻璃及生物功能玻璃等璃、化学功能玻璃及生物功能玻璃等一）光学功能玻璃（一）光学功能玻璃 包括：包括： 1 1．．光传输玻璃光传输玻璃：： 光光学学纤纤维维（（简简称称光光纤纤）），，通通讯讯；；光光波波导导，，光光集集成成电电路路；；微微透透镜镜玻玻璃璃，，图图像像传传输输；；透透红红外外玻玻璃璃，，红红外外激激光光、、红红外外光光学学的的窗窗口口材材料，以及红外光信息与激光的传输料，以及红外光信息与激光的传输 《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2．．激光玻璃激光玻璃：： 产生激光的重要材料，也是未来的激光核聚变中首选材料产生激光的重要材料，也是未来的激光核聚变中首选材料 3 3．．光记忆玻璃光记忆玻璃：： 光盘记忆膜的非晶态物质。 光盘记忆膜的非晶态物质 4 4．．光控制功能玻璃光控制功能玻璃：： 磁光玻璃、声光玻璃和热光玻璃，用于光偏转、光调制、光磁光玻璃、声光玻璃和热光玻璃，用于光偏转、光调制、光开关、光隔离等开关、光隔离等 5 5．．非线性光学玻璃非线性光学玻璃：： 均匀玻璃半导体、金属掺杂玻璃、高分子分散玻璃，全光信均匀玻璃半导体、金属掺杂玻璃、高分子分散玻璃，全光信息技术的重要材料息技术的重要材料 《玻璃的定义与通性》PPT课件 6 6．．感光功能玻璃感光功能玻璃：： 显示材料、光记忆材料显示材料、光记忆材料 7 7．．光调节功能玻璃光调节功能玻璃：： 光光致致变变色色玻玻璃璃、、电电致致变变色色玻玻璃璃、、热热致致变变色色玻玻璃璃、、液液晶晶夹夹层层玻玻璃璃、、选选择择透透过过玻玻璃璃、、选选择择吸吸收收玻玻璃璃、、防防反反射射玻玻璃璃、、视视野野选选择择玻玻璃璃等，用于智能建筑材料等，用于智能建筑材料 8 8．．偏振光起偏功能玻璃偏振光起偏功能玻璃：： 应用于相干光通讯、光电压和光电流传感器。 应用于相干光通讯、光电压和光电流传感器《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （二）电磁功能玻璃（二）电磁功能玻璃 包包括括导导电电功功能能、、光光电电转转换换功功能能、、声声波波延延迟迟功功能能、、电电子子发发射射功能、电磁波防护功能、磁性等功能、电磁波防护功能、磁性等 可以按表可以按表2-3-252-3-25进行分类进行分类《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （三）热学功能玻璃（三）热学功能玻璃 主要包括耐热性、低膨胀性、导热性以及加热软化性等主要包括耐热性、低膨胀性、导热性以及加热软化性等《玻璃的定义与通性》PPT课件 （四）力学与机械功能玻璃（四）力学与机械功能玻璃 具有高杨氏模量、高强度和高韧性、易于机械加工具有高杨氏模量、高强度和高韧性、易于机械加工《玻璃的定义与通性》PPT课件 （五）生物及化学功能玻璃（五）生物及化学功能玻璃 主主要要包包括括具具有有熔熔融融固固化化、、耐耐腐腐蚀蚀、、选选择择腐腐蚀蚀、、水水溶溶性性、、杀杀菌菌、、光光化化学学反反应应、、化化学学分分离离精精制制、、生生物物活活性性、、生生物物相相容容性性、、疾疾病病治治疗疗等。 等《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （六）特种玻璃的制备和加工（六）特种玻璃的制备和加工1. 1. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法 溶溶胶胶化化→→凝凝胶胶→→烧烧结结→→玻玻璃璃；；用用于于特特种种玻玻璃璃、、功功能能涂涂层层或或薄薄膜等的制备膜等的制备2. 2. 气相法气相法 气气体体作作原原料料或或者者是是将将固固体体原原料料气气化化成成气气体体，，再再加加热热发发生生化化学学反应而制备玻璃或非晶态物质反应而制备玻璃或非晶态物质 SiClSiCl4 4（（原原料料））→→气气化化→→14001400～～1800℃1800℃的的石石英英玻玻璃璃反反应应管管内内→→沉积石英玻璃微粉沉积石英玻璃微粉→→加热烧结加热烧结→→石英玻璃预制棒石英玻璃预制棒《玻璃的定义与通性》PPT课件 3. 3. 高速冷却法高速冷却法 原原料料熔熔化化→→高高速速冷冷却却，，防防止止析析晶晶→→具具有有特特殊殊性性能能的的新新组组成成玻玻璃4. 4. 气氛调节熔融法气氛调节熔融法 在氩气、氮气或氨气等气氛中熔制玻璃在氩气、氮气或氨气等气氛中熔制玻璃。 5. 5. 特种玻璃的加工技术特种玻璃的加工技术 掺掺杂杂、、超超纯纯化化、、离离子子交交换换、、分分相相与与晶晶化化、、表表面面镀镀膜膜、、极极化化处处理、激活结构、机械拉伸、离子注入、复合化等理、激活结构、机械拉伸、离子注入、复合化等《玻璃的定义与通性》PPT课件 二、光导纤维二、光导纤维 能够导光、传象的玻璃纤维，简称能够导光、传象的玻璃纤维，简称光纤光纤 传传光光效效率率高高、、信信息息传传输输量量大大、、成成本本低低等等优优点点其其主主要要产产品品有通讯光纤、非通讯光纤、光学纤维面板、微通道板等有通讯光纤、非通讯光纤、光学纤维面板、微通道板等 通讯光纤：通讯光纤： 利利用用光光波波导导原原理理，，由由高高折折射射率率玻玻璃璃芯芯料料和和低低折折射射率率玻玻璃璃皮皮料组成的复合纤维料组成的复合纤维 代代表表性性的的通通讯讯光光纤纤有有多多模模光光纤纤（（阶阶跃跃型型、、梯梯度度折折射射率率型型））和单模光纤，它们的结构示于图和单模光纤，它们的结构示于图2-3-172-3-17 《玻璃的定义与通性》PPT课件 图图2-3-17 2-3-17 通讯光纤的主要结构类型和光传输方式通讯光纤的主要结构类型和光传输方式 《玻璃的定义与通性》PPT课件 环环境境友友好好材材料料：：通通讯讯光光纤纤传传输输的的信信息息量量比比普普通通铜铜线线传传输输的的电电信信号号量量高高上上千千倍倍，，在在提提高高通通讯讯容容量量的的同同时时，，可可以以节节省省大大量量日日趋趋枯枯竭的铜资源。 竭的铜资源 主要使用石英玻璃主要使用石英玻璃 要要调调节节纤纤芯芯和和皮皮层层玻玻璃璃的的折折射射率率，，可可以以在在纤纤芯芯玻玻璃璃中中掺掺入入GeGe、、P P，提高折射率的成分，皮层玻璃中掺入，提高折射率的成分，皮层玻璃中掺入B B、、F F等降低折射率等降低折射率 石英玻璃光纤的损耗约为石英玻璃光纤的损耗约为0.2dB/km0.2dB/km，接近其理论极限接近其理论极限 氟化物玻璃和硫系玻璃可望达到氟化物玻璃和硫系玻璃可望达到1010-3-3dB/kmdB/km或以下《玻璃的定义与通性》PPT课件 三、激光玻璃三、激光玻璃 由基质玻璃和激活离子构成由基质玻璃和激活离子构成 激激光光玻玻璃璃的的各各种种物物理理化化学学性性质质主主要要取取决决于于基基质质玻玻璃璃，，而而它它的的光谱特性主要由激活离子决定光谱特性主要由激活离子决定 激光玻璃通常要满足下列条件：激光玻璃通常要满足下列条件：（（1 1）激活离子的发光机构必须有亚稳态激活离子的发光机构必须有亚稳态2 2）激光玻璃必须有合适的光谱性质。 激光玻璃必须有合适的光谱性质3 3）基质玻璃要有良好的透明度基质玻璃要有良好的透明度4 4））必必须须有有良良好好的的均均匀匀性性，，良良好好的的化化学学稳稳定定性性，，失失透透性性小小，，有有一定的机械强度和良好的光照稳定性一定的机械强度和良好的光照稳定性5 5）必须有良好的热光稳定性，热光系数要尽可能小必须有良好的热光稳定性，热光系数要尽可能小 《玻璃的定义与通性》PPT课件 基质玻璃体系主要是硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐、氟化物基质玻璃体系主要是硅酸盐、磷酸盐和氟磷酸盐、氟化物 激激活活离离子子主主要要是是稀稀土土离离子子，，如如NdNd3 3+ +、、YbYb3+3+、、ErEr3+3+、、TmTm3+3+和和HoHo3+3+等 激光玻璃中最重要的是钕玻璃激光玻璃中最重要的是钕玻璃《玻璃的定义与通性》PPT课件 四、微晶玻璃四、微晶玻璃 微微晶晶玻玻璃璃是是利利用用加加入入晶晶核核或或紫紫外外辐辐照照等等方方法法使使玻玻璃璃内内成成晶晶核核，，再再经经过过热热处处理理使使晶晶核核长长大大，，形形成成玻玻璃璃与与某某些些晶晶体体共共存存的的材材料，也称为料，也称为玻璃陶瓷玻璃陶瓷。 分为：分为：透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃 透透明明微微晶晶玻玻璃璃：：晶晶体体尺尺寸寸比比可可见见光光的的波波长长小小或或使使晶晶相相和和玻玻璃相有相近的折射指数，光通过时不产生光的散射璃相有相近的折射指数，光通过时不产生光的散射 微微晶晶玻玻璃璃熔熔制制温温度度较较高高，，成成型型后后需需先先进进行行冷冷（（热热））加加工工，，最后进行结晶化热处理最后进行结晶化热处理 广广泛泛用用途途；；望望远远镜镜及及炊炊具具、、电电子子工工业业基基板板及及掩掩膜膜板板、、导导弹弹雷达的天线罩雷达的天线罩 近近年年来来：：（（1 1））β-β-锂锂辉辉石石微微晶晶玻玻璃璃与与碳碳化化硅硅纤纤维维复复合合材材料料2 2）氧氮微晶玻璃氧氮微晶玻璃3 3）可切削云母微晶玻璃可切削云母微晶玻璃《玻璃的定义与通性》PPT课件 五、光致变色玻璃五、光致变色玻璃 光光致致变变色色玻玻璃璃（（或或光光色色玻玻璃璃））：：受受紫紫外外线线或或日日光光照照射射后后，，在在可可见见光光谱谱区区产产生生吸吸收收而而自自动动变变色色，，光光照照停停止止又又回回复复到到原原来来的的透明状态。 透明状态 光光致致变变色色效效应应：：卤卤化化银银、、卤卤化化镉镉（（或或卤卤化化铜铜））、、TlClTlCl、、CdOCdO、、掺低价稀土离子等掺低价稀土离子等 含卤化银的铝硼硅酸盐或铝磷酸盐玻璃组成的选择原则是：含卤化银的铝硼硅酸盐或铝磷酸盐玻璃组成的选择原则是： (1)(1)将将配配合合料料在在高高温温熔熔融融时时银银离离子子和和卤卤素素离离子子溶溶解解在在玻玻璃璃中中，，冷却时仍然保持均匀分散的状态冷却时仍然保持均匀分散的状态; ; (2)(2)将将玻玻璃璃在在500500～～650℃650℃进进行行热热处处理理时时，，可可以以在在玻玻璃璃中中析析出出1010～～30nm30nm的卤化银颗粒，玻璃仍然是透明的的卤化银颗粒，玻璃仍然是透明的 《玻璃的定义与通性》PPT课件 AgAg0 0表表示示银银原原子子，，银银原原子子聚聚集集在在一一起起，，形形成成银银胶胶体体，，使使玻玻璃璃着色 太太阳阳镜镜、、汽汽车车、、飞飞机机、、轮轮船船和和建建筑筑物物的的窗窗玻玻璃璃，，用用作作光光信信息息存存储储和和记记忆忆装装置置、、光光学学纤纤维维面面板板还还可可用用于于计计算算技技术术和和显显示示技技术术，，可作全息记录介质等。 可作全息记录介质等 析析出出有有卤卤化化银银颗颗粒粒AgAg（（ClCl，，BrBr））的的玻玻璃璃具具有有光光致致变变色色性性，，当当紫紫外外光光或或短短波波长长可可见见光光照照射射玻玻璃璃时时，，卤卤化化银银晶晶体体着着色色，，使使玻玻璃璃的的透透光光率率降降低低，，光光照照停停止止时时，，玻玻璃璃又又回回复复到到透透明明状状态态这这一一变变化化可可表示为：表示为：《玻璃的定义与通性》PPT课件 《玻璃的定义与通性》PPT课件 六、生物功能玻璃六、生物功能玻璃 包括生物玻璃及几种具有生物活性的微晶玻璃包括生物玻璃及几种具有生物活性的微晶玻璃1 1、生物玻璃、生物玻璃 以以bioglass45S5bioglass45S5为代表，玻璃成分为：为代表，玻璃成分为： 24.5Na24.5Na2 2O O·24.5 CaO24.5 CaO·45SiO45SiO2 2·6P6P2 2O O5 5 最最早早发发现现的的无无机机材材料料在在生生物物体体内内能能与与自自然然骨骨化化学学键键合合的的材材料料，，机械强度极低，不能用于负重的部位。 机械强度极低，不能用于负重的部位《玻璃的定义与通性》PPT课件 2 2、、微晶玻璃微晶玻璃（（1 1））CeravitalCeravital微晶玻璃微晶玻璃 19731973年年，，BronmerBronmer等等人人开开发发了了能能与与骨骨组组织织形形成成强强的的化化学学结结合合的的，，命名为命名为CeravitalCeravital的的NaNa2 2O-KO-K2 2O-MgO-CaO-PO-MgO-CaO-P2 2O O5 5-SiO-SiO2 2系统微晶玻璃系统微晶玻璃 它是从玻璃中析出一部分磷灰石晶体而形成的微晶玻璃它是从玻璃中析出一部分磷灰石晶体而形成的微晶玻璃 与与生生物物玻玻璃璃相相比比其其特特点点是是：：碱碱金金属属的的含含量量大大大大降降低低，，使使碱碱金金属属等等离离子子的的溶溶出出量量大大大大减减少少，，骨骨组组织织与与材材料料结结合合界界面面的的凝凝胶胶层层基基本不再形成，从而增加了界面的结合强度本不再形成，从而增加了界面的结合强度 本身强度还不是足够高，只用于不受力的部位本身强度还不是足够高，只用于不受力的部位。 《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（2 2））Cerabone A-WCerabone A-W微晶玻璃微晶玻璃 在在玻玻璃璃相相中中析析出出磷磷灰灰石石（（A A））和和ββ硅硅灰灰石石（（CaSiOCaSiO3 3，，W W））两两种种晶晶相的微晶玻璃，它兼有很好的生物活性和很高的机械强度相的微晶玻璃，它兼有很好的生物活性和很高的机械强度 代代表表性性的的原原始始玻玻璃璃成成分分为为MgO MgO 4.64.6％％，，CaO CaO 44.944.9％％，，P P2 2O O5 516.316.3％，％，SiOSiO2 234.234.2％，％，CaFCaF2 20.50.5％ 由由于于ββ硅硅灰灰石石以以针针状状形形态态析析出出，，起起到到了了增增强强的的作作用用，，所所以以，，这这种种微微晶晶玻玻璃璃具具有有很很高高的的机机械械强强度度其其强强度度高高于于自自然然骨骨的的强强度度，，是是目目前前发发现现的的唯唯一一一一种种植植人人体体内内后后其其断断裂裂不不发发生生在在界界面面或或材材料料内内部而发生在骨内部的生物材料部而发生在骨内部的生物材料。 析析出出的的针针状状硅硅灰灰石石晶晶体体由由于于是是无无规规则则排排列列的的，，机机械械加加工工性性能能很好 缺点是弹性模量过高缺点是弹性模量过高《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（3 3））“I lmaplantI lmaplant”微晶玻璃微晶玻璃 与与上上述述Cerabone Cerabone A-WA-W的的析析出出晶晶相相一一样样，，所所不不同同的的是是这这种种微微晶晶玻璃是将块状玻璃微晶化而制得的玻璃是将块状玻璃微晶化而制得的 原原始始玻玻璃璃的的代代表表性性成成分分为为NaNa2 2O O 4.64.6％％，，K K2 2O O 0.20.2％％，，MgO MgO 2.82.8％％，，CaO 31.8CaO 31.8％，％，SiOSiO2 2 44.344.3％，％，P P2 2O O5 5 11.211.2％，％，CaFCaF2 2 5.05.0％ 由由于于是是将将块块状状玻玻璃璃微微晶晶化化，，ββ硅硅灰灰石石晶晶体体只只从从表表面面析析出出，，所所以，材料内部有可能发生龟裂，不能安心地用于受力较大的部位。 以，材料内部有可能发生龟裂，不能安心地用于受力较大的部位《玻璃的定义与通性》PPT课件 （（4 4））BioveritBioverit微晶玻璃微晶玻璃 在在玻玻璃璃相相中中除除析析出出磷磷灰灰石石晶晶体体以以外外，，还还析析出出无无规规则则排排列列的的片片状状氟氟金金云云母母晶晶体体，，所所以以可可以以通通过过机机械械方方法法加加工工成成各各种种复复杂杂的的形形状状，，并且加工后强度不降低并且加工后强度不降低 其其原原始始玻玻璃璃组组成成为为NaNa2 2O+KO+K2 2O O 3 3％％～～8 8％％，，MgO MgO 2 2％％～～2121％％，，CaO CaO 1010％％～～3434％％，，AlAl2 2O O3 3 8 8％％～～1515％％，，SiOSiO2 2 1919％％～～5454％％，，P P2 2O O5 5 2 2％％～～1010％，％，F 3F 3％～％～2525％ 目目前前已已用用于于人人工工耳耳小小骨骨和和人人工工齿齿根根等等但但是是，，它它的的本本身身强强度度稍弱于稍弱于A-WA-W微晶玻璃微晶玻璃《玻璃的定义与通性》PPT课件 七、多孔玻璃七、多孔玻璃 1 1、通过微粒状玻璃粉的烧结；、通过微粒状玻璃粉的烧结； 2 2、无机盐或有机金属醇盐等的水解；、无机盐或有机金属醇盐等的水解； 2 2、玻璃的分相等方法来制备。 玻璃的分相等方法来制备 玻璃分相制备多孔玻璃：玻璃分相制备多孔玻璃： 玻璃熔融玻璃熔融→→分相处理分相处理→→酸处理 《玻璃的定义与通性》PPT课件 具有以下特点：具有以下特点：（（1 1）孔径的控制范围广泛孔径的控制范围广泛2 2）孔径分布非常均匀，可以控制在）孔径分布非常均匀，可以控制在±15±15％以内3 3）比表面积的选择范围广，为）比表面积的选择范围广，为0.70.7～～500m500m2 2/g/g4 4））微微孔孔结结构构为为各各向向同同性性，，形形状状一一致致，，不不会会因因物物理理力力的的作作用用而而改变形状改变形状5 5）耐热性能好，使用温度可高达）耐热性能好，使用温度可高达800℃800℃以上6 6）耐有机溶剂性能好，无膨润现象发生耐有机溶剂性能好，无膨润现象发生7 7）耐酸性、耐臭氧性好耐酸性、耐臭氧性好8 8）耐微生物性能好，不受细菌和霉菌等的侵蚀耐微生物性能好，不受细菌和霉菌等的侵蚀9 9）可以通过微孔表面的）可以通过微孔表面的Si-OHSi-OH键等进行表面改性键等进行表面改性1010）可以制成管状、板状、粉状等各种形状。 可以制成管状、板状、粉状等各种形状 《玻璃的定义与通性》PPT课件 作作为为酶酶、、微微生生物物、、抗抗原原、、抗抗体体、、动动物物细细胞胞、、植植物物细细胞胞、、激激素素等等的的固固定定载载体体及及过过滤滤材材料料在在食食品品、、酿酿酒酒、、DNADNA的的合合成成与与分分离离、、生生物反应器等物反应器等《玻璃的定义与通性》PPT课件 八、其他八、其他1. 1. 石英玻璃石英玻璃 以水晶或硅石、四氯化硅为原料，经高温熔融而制得以水晶或硅石、四氯化硅为原料，经高温熔融而制得 二二氧氧化化硅硅单单一一成成分分的的玻玻璃璃，，由由（（SiOSiO4 4））四四面面体体相相互互连连结结形形成成网网络骨架结构络骨架结构 1 1、、机机械械强强度度很很高高；；2 2、、热热膨膨胀胀系系数数较较小小；；3 3、、化化学学稳稳定定性性；；4 4、、高介电强度；高介电强度；5 5、低折射率，对红外与紫外线有优良的透过性低折射率，对红外与紫外线有优良的透过性 高高温温下下粘粘度度大大，，软软化化温温度度也也较较高高，，但但在在1200℃1200℃易易折折晶晶，，使使玻玻璃变得疏松、不透明。 璃变得疏松、不透明 用用于于光光学学仪仪器器、、电电光光源源、、半半导导体体工工业业、、电电子子、、化化工工工工业业、、航航空航天上作火箭喷咀和鼻锥体、宇宙飞船观察窗材料等空航天上作火箭喷咀和鼻锥体、宇宙飞船观察窗材料等《玻璃的定义与通性》PPT课件 ２２. . 声光玻璃声光玻璃 光光按按一一定定方方向向通通过过一一个个输输入入超超声声波波的的介介质质，，可可以以使使光光发发生生衍衍射射、、反反射射、、会会聚聚或或光光频频移移动动，，这这种种光光被被介介质质中中超超声声波波衍衍射射或或散散射射现现象象称称为为声声光光效效应应，，具具有有声声光光效效应应的的玻玻璃璃介介质质称称声声光光玻玻璃璃声光玻璃主要是碲玻璃、石英玻璃等声光玻璃主要是碲玻璃、石英玻璃等 声声光光玻玻璃璃主主要要用用于于光光的的调调制制器器、、偏偏转转器器、、滤滤波波器器、、光光快快门门等３３. . 电光玻璃电光玻璃 玻玻璃璃的的折折射射率率因因外外加加电电场场而而变变化化的的现现象象称称电电光光效效应应，，具具有有电电光光效效应应的的玻玻璃璃为为电电光光玻玻璃璃。 只只有有析析出出微微小小晶晶体体微微晶晶玻玻璃璃才才具具有电光效应有电光效应 玻璃电光效应可用于光调制及开关显示装置及存贮元件等玻璃电光效应可用于光调制及开关显示装置及存贮元件等《玻璃的定义与通性》PPT课件 ４４. . 磁光玻璃磁光玻璃 直直线线偏偏振振光光通通过过磁磁场场中中的的透透明明玻玻璃璃时时其其偏偏振振面面产产生生旋旋转转或或发发生双折射的现象，能产生这种现象的玻璃称为磁光玻璃生双折射的现象，能产生这种现象的玻璃称为磁光玻璃 磁磁光光玻玻璃璃常常用用为为调调制制激激光光，，或或用用作作只只让让光光通通过过一一个个方方向向的的光光隔离器等隔离器等５５. . 超声延迟线玻璃超声延迟线玻璃 利利用用超超声声波波与与电电磁磁波波在在玻玻璃璃介介质质中中传传播播速速度度的的不不同同达达到到延延迟迟电磁波信号的目的该玻璃就是超声延迟线玻璃电磁波信号的目的该玻璃就是超声延迟线玻璃 当当电电磁磁波波通通过过换换能能器器转转换换成成超超声声波波进进入入玻玻璃璃介介质质，，输输出出端端再再通过换能器将超声波转换成电磁波，从而实现延迟作用。 通过换能器将超声波转换成电磁波，从而实现延迟作用 该该玻玻璃璃主主要要用用在在彩彩色色电电视视机机和和电电子子计计算算机机及及雷雷达达网网的的控控制制装装置等《玻璃的定义与通性》PPT课件 ６６. . 半导体玻璃半导体玻璃 介于导体与绝缘体之间的玻璃，属于杂质半导体一类介于导体与绝缘体之间的玻璃，属于杂质半导体一类 可作为光存贮器件材料及器件、开关元件等可作为光存贮器件材料及器件、开关元件等７７. . 防辐射玻璃防辐射玻璃 能能够够阻阻挡挡放放射射线线透透过过的的玻玻璃璃用用于于原原子子能能工工业业工工作作室室窗窗口口，，防防止止X X射射线线对对人人体体的的危危害害氧氧化化铅铅、、氧氧化化铍铍、、氧氧化化碲碲等等玻玻璃璃吸吸收收X X射线 含含氧氧化化镉镉和和氧氧化化硼硼高高的的玻玻璃璃能能吸吸收收中中子子，，这这二二种种玻玻璃璃主主要要用作原子能反应堆或处理放射性物质时用的观察窗用作原子能反应堆或处理放射性物质时用的观察窗《玻璃的定义与通性》PPT课件 ８８. . 耐辐射玻璃耐辐射玻璃 大大多多数数玻玻璃璃受受射射线线作作用用后后颜颜色色变变深深，，对对原原子子能能工工作作人人员员带带来来不不便便。 耐耐辐辐射射玻玻璃璃能能耐耐辐辐射射线线作作用用，，不不变变色色是是在在玻玻璃璃组组成成中中引引入入少少量量变变价价元元素素高高价价氧氧化化物物，，如如CeCe3+3+，，使使玻玻璃璃受受辐辐射射后后，，铈铈离离子子能能俘俘获获玻玻璃璃中中受受射射线线激激发发而而释释放放出出来来的的电电子子，，使使玻玻璃璃不不形形成带色中心而不变色成带色中心而不变色９９. . 剂量计玻璃剂量计玻璃 能检测辐射线剂量的玻璃能检测辐射线剂量的玻璃《玻璃的定义与通性》PPT课件 谢谢谢谢阿洛奇美第阿洛奇美第阿洛奇美第阿洛奇美第 提供提供提供提供《玻璃的定义与通性》PPT课件 。
