玻璃工艺培训第2章.ppt

School of Materials Science Engineering * 第二章 玻璃性能 定义：指玻璃对外界因素的作用所作出的反应。 外因 玻璃性质 热 热稳定性、热膨胀系数、导热系数 电 电导率、介电损耗 光 折射率、反射、光吸收 机械力 机械强度、弹性模量、硬度 化学介质 化学稳定性 2.1 玻璃的粘度 粘度是用来衡量粘滞流动的，它表示了液体的内摩擦力。这种内摩擦力是液体结构的外在表现。 1、定义： 粘度指面积为S的两平行液层以一定的速度梯度（dv/dx）移动时需克服的内摩擦阻力f。 f=??S?(dv/dx) ?——粘度或粘度系数 单位： 国际单位：帕斯卡?秒（Pa ? S） 常用单位：泊（P） 1 Pa ? S=10 P 2、粘度和温度的关系 玻璃的?-T曲线 用 d?/dT 表示料性 d?/dT 大即料性短（B）曲线较陡 d?/dT 小即料性长（A）曲线较平缓 料性短的玻璃可有较高的成型机速。 Lg? T A B 3、粘度特征点 ?（Pa?S） 对应温度 10 熔化温度（玻璃可以一般速度熔化） 102~103 自动供料温度 103~106.6 操作范围 3×106~1.5×107 软化温度（成型下限） 108~1010 膨胀软化点Tf 1012 退火上限 1012.4 转变点Tg 1013.5 应变点（退火下限） 4、粘度的工艺意义 (1).熔化 石英砂的熔化包括表面溶解和扩散，粘度小利于扩散。 (2).澄清 气泡上升速度与粘度成反比。 (3).均化 实际是质点的扩散，粘度小有利。 (4).成形 料性短的玻璃可较快成形。 (5).退火 在? =1011.5~1013帕? 秒内通过粘滞流动消除应力，温度较低（ ?1013帕?秒）时有部分应力通过弹性松弛消除。 2.2 玻璃的表面张力 1. 定义： 作用在单位长度液体表面使之收缩的力。 或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所作的功。 单位：N/m 或 J/m2 产生原因 表面质点受力不均衡。体现了质点间吸引力或键力的强弱。 1000?C以上 玻璃熔体 ?=220~ 380×10-3 N/m 20 ?C 水 ?=78×10-3 N/m (1).澄清 V?r2 ?大，气泡长大难，澄清难。 (2).均化 ?大时，力求成球，均化难。 (3).成形 拉边器 球 棒 管 丝 (4).热加工 烧口 火抛光 (5).不利影响 尖锐棱角变圆、清晰度变差 2.表面张力的工艺意义 2.3 玻璃的力学性能 玻璃的力学性能主要包括：玻璃的机械强度、玻璃的弹性、玻璃的硬度和脆性以及玻璃的密度等。 1.机械强度 指玻璃抵抗外来负荷作用的能力。 机械强度可用耐压、抗折、抗张、抗冲击强度等指标表示 。 特点： 耐压强度高、硬度高（优点） 抗折、抗张强度不高、脆性较大（缺点） 玻璃的实际强度、理论强度 块状玻璃的实际强度比理论强度低得多，与理论强度相差2~3个数量级。块状玻璃实际强度这样低的原因，是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂纹（尤其是表面微裂纹）和内部不均匀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，表面上的微裂纹便急剧扩展，并且应力集中，以致破裂）。其中表面微裂纹对玻璃强度的影响尤为重要。 裂纹源 镜面区 雾状区 颈毛区 玻璃的断裂过程 a.初生裂纹的缓慢扩展（形成镜面区） b.次生裂纹的形成。最初传播速度较慢，然后急剧增大。 （雾状区） （颈毛区） 玻璃增强 ① 物理钢化（淬火） 使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。 ② 化学钢化 r大离子取代r小离子 ③ 贴层玻璃 在玻璃表面贴一层α低的物质（陶瓷釉）