玻璃材料工艺学（精品）.pptVIP

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 5.1 概 述 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 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。 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。 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。 2. 玻璃的特性 （1） 各向同性 （2）无固定熔点 （3） 亚稳性 （4） 性质的连续性与可逆性 3. 玻璃的工艺特点 （1）通过化学组成的调整，大幅度、连续调整玻璃的 物理和化学性质，以适应范围很广的实用要求。 （2）可用吹、压、拉、浇注灯 成型方法和焊接和粉末烧 结等加工方法制成形状复 杂、尺寸严格的器件。 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。 5.1.3 硅酸盐玻璃的组成与结构 1.硅酸盐玻璃的组成 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 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。 玻璃结构的研究 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 5.1.4 玻璃的结构因素与性质 1.玻璃的结构因素 （1） 硅氧骨架的结合程度 （2） 阳离子的配位状态 （3） 离子的极化程度 （4） 离子堆积的紧密程度 2.玻璃性质 （1）玻璃熔体的工艺性质 ① 粘度 粘度是流体内部结构的外在表现，对玻璃熔制、 澄清、均化、成型、加工、退火等各阶段都有重要 影响。 化学组成、温度是影响玻璃的粘度的主要因素。 硅酸盐玻璃的硅氧四面体的连接程度、化学键强 度、离子间的相互极化、结构的对称性都影响玻璃的 粘度。 一些钠硅酸盐在1400℃的粘度 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）。 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。 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。 （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。 （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。 （4）玻璃的力学性质 ① 脆性 ② 硬度 玻璃硬度在莫氏硬度5~7之间。 玻璃硬度决定于其化学成分 SiO2＞B2O3＞(MgO、ZnO、BaO)＞Al2O3＞ Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO （5）玻璃的光学性质 ① 光吸收 ② 折射率 ③ 色散 （6）玻璃的化学稳定性