二、玻璃的结构.ppt

* 3. 成型缺陷 原料、机器、工艺。 影响强度、外观、密封性等。 * 玻璃制品生产使玻璃表面和内部存在剩余应力，退火就是消除玻璃中的剩余应力的热处理过程。 一、玻璃瓶罐中的应力 1. 结构应力：化学组成不均匀、缺陷引起热膨胀不同而产生的应力。 2. 热应力：玻璃各部分加热或冷却速率不一致而产生的应力。 （1）永久应力：不存在温度差时仍然存在的应力称为永久应力或残余应力。 （2）暂时应力：随温差的消失而消失的热应力称为暂时应力。 4.2.3 玻璃容器的退火及表面处理 * 二、玻璃瓶罐的退火 1. 退火温度 普通玻璃退火温度540~6000C，对应的粘度为1013~1011P。 2. 退火工艺 加热、保温、缓慢降温、快速降温。 * 三、玻璃表面与表面处理 玻璃表面性质对玻璃制品的性能影响很大。 1. 玻璃表面的缺口敏感性 玻璃表面的裂痕对玻璃的强度影响极大。 其中?m为裂痕处真实应力；?0为表观应力；c为裂痕深度；?t为缺口尖端半径。 * * 第四章 玻璃和陶瓷包装材料 第一节 玻璃的结构与性能 * 4.1.1 概述 一、玻璃发展简史 二、玻璃的定义和分类 1. 定义 熔融体冷却为固体时，不结晶的无机产物。 广义是指物质的一种物理化学状态。介于晶态和液态之间的一种特殊状态，由有熔融体过冷而得，其结构为短程有序、长程无序。 * 2. 组成与分类 （1）组成 主要是氧化物玻璃，由各种氧化物组成。 2玻璃形成体氧化物：可以单独形成玻璃。如SiO2，B2O3，P2O5 2改变体氧化物：不能单独形成玻璃，但可以改变玻璃的性质。主要是碱金属氧化物和碱土金属氧化物，如Na2O，K2O，CaO等。 2中间体氧化物：在一定条件下可以形成玻璃。如Al2O3，ZnO等 （2）分类 按组成分：硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、铝酸盐玻璃等。 按用途分：平板玻璃、瓶罐玻璃、器皿玻璃、医药玻璃、光学玻璃等。 * 3. 玻璃包装材料的特点 玻璃包装材料主要是钠-钙-硅玻璃。属硅酸盐玻璃。 优点：优良的光学性能；化学惰性和稳定性好；阻隔性能好；抗内压强度高。 缺点：抗冲击强度低；重量大；不能承受内外温差的急剧变化；生产耗能大。 发展趋向：高强度轻量化。 * 4.1.2 玻璃的结构 一、晶体的结构 晶体结构中，原子、离子或分子的空间排列规则有序。 微观尺度（几个原子间距）和宏观尺度（微米、米）上观察，都由最小结构单元（晶胞）重复周期性排列构成。 如石英晶体，硅氧四面体排列规则有序，“短程”和“长程”都有很好的重复性和周期性。 * 二、玻璃的结构 玻璃结构中，从几个原子间距的微观尺度来看，原子排列规则有序；但从较长的距离观察，原子排列无规则。这种结构特点称为短程有序、长程无序。 如石英玻璃，硅氧四面体排列短程有序、长程无序。 * * 三、钠-钙-硅（Na2O-CaO-SiO2）系玻璃的结构 在石英玻璃的硅氧四面体网络结构中，引入Na2O、CaO金属氧化物。使原来互相连接的硅氧四面体网络断裂，“氧桥”（氧原子与2个硅原子相连）变为“非氧桥”（氧原子只与1个硅原子相连），钠、钙离子在非氧桥附近，处于断裂网络形成的空隙中，以平衡氧离子的负电荷。 * 四、晶体与玻璃的性质 热转变：晶体——结晶温度（熔点Tm）；玻璃——玻璃化转变温度Tg。 导热性、粘度、X光衍射、加工性能等。 * 4.1.3 玻璃的物理性质 一、密度 密度主要决定于构成玻璃的原子质量、原子堆积和配位数。 普通玻璃2.5g/cm3左右。密度最小的石英玻璃2.21 g/cm3，特种玻璃可高达8.0 g/cm3。 二、硬度 硬度主要决定于构成玻璃的原子半径、电荷大小和堆积密度。 石英玻璃硬度最大。加入钠、钾、铅等离子使玻璃硬度降低。 * 三、机械强度 1. 玻璃的理论强度 玻璃的理论强度可以由格里菲斯公式计算： 其中，E为弹性模量；a为比表面能；l为裂纹长度。 裂纹长度按分子间距离代入，玻璃理论强度可达10000MPa， 2. 玻璃的实际强度 但实际抗张强度或抗折强度不到理论强度的1%。原因主要是玻璃结构存在缺陷、组成的不均匀、玻璃表面存在裂纹等。 * 3. 多组分玻璃的强度 按线性加和关系近似计算： 四、粘度 1. 粘度的概念 弹性体受力-变形关系： 粘性流体受力-变形关系： * 2. 温度对粘度的影响 粘度随温度的变化： 其中Q为粘流活化能。 实际玻璃组成复杂，需要修正： 3. 玻璃的料性 玻璃的料性是指粘度在10~105Pa?s范围