第五章玻璃成型
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玻璃工艺学复习资料
玻璃⼯艺学复习资料第⼀章玻璃的定义与结构1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。
转变温度：使⾮晶态材料发⽣明显结构变化，导致热膨胀系数、⽐热容等性质发⽣突变的温度范围。
⾮桥氧：仅与⼀个成⽹离⼦相键连，⽽不被两个成⽹多⾯体所共的氧离⼦则为⾮桥氧。
桥氧：玻璃⽹络中作为两个成⽹多⾯体所共有顶⾓的氧离⼦，即起“桥梁”作⽤的氧离⼦。
硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加⼊氧化硼时，往往在性质变化曲线中产⽣极⼤值和极⼩值，这现象也称为硼反常性。
混合碱效应：在⼆元碱玻璃中，当玻璃中碱⾦属氧化物的总含量不变，⽤⼀种碱⾦属氧化物逐步取代另⼀种时，玻璃的性质不是呈直线变化，⽽是出现明显的极值。
这⼀效应叫做混合碱效应。
2、玻璃的通性有哪些？各向同性；⽆固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性；①.各向同性玻璃态物质的质点总的来说都是⽆规则的，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。
这⼀点与液体类似，液体内部质点排列也是⽆序的，不会在某⼀⽅向上发现与其它⽅向不同的性质。
从这个⾓度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。
②.⽆固定熔点玻璃态物质由熔体转变成固体是在⼀定温度区域（软化温度范围）内进⾏的，（从固态到熔融态的转变常常需要经历⼏百度的温度范围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。
③.介稳性玻璃态物质⼀般是由熔融体过冷⽽得到。
在冷却过程中粘度过急剧增⼤，质点来不及作有规则排列⽽形成晶体，因⽽系统内能尚未处于最低值⽽⽐相应的结晶态物质含有较⾼的能量。
还有⾃发放热转化为内能较低的晶体的倾向。
④.性质变化的渐变性和可逆性玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质变化是连续的和可逆的，其中有⼀段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。
3、分别阐述玻璃结构的晶⼦学说和⽆规则⽹络学说内容。
答：（1）玻璃的晶⼦学说揭⽰了玻璃中存在有规则排列区域，即有⼀定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶⼦学说机械地把这些有序区域当作微⼩晶体，并未指出相互之间的联系，因⽽对玻璃结构的理解是初级和不完善的。
玻璃生产工艺的课程设计
玻璃生产工艺的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解玻璃的基本成分、性质和分类。
2. 学生能够掌握玻璃生产的主要工艺流程，包括配料、熔融、成型、退火等环节。
3. 学生能够了解我国玻璃工业的发展现状及趋势。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析玻璃生产过程中可能出现的问题及解决办法。
2. 学生能够设计简单的玻璃生产工艺流程，并对其进行优化。
3. 学生能够运用信息检索、数据分析等方法，对玻璃生产相关领域进行初步研究。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对玻璃工艺的热爱，激发对传统工艺的尊重和保护意识。
2. 学生能够认识到玻璃生产工艺在生活中的重要性，增强环保意识，关注可持续发展。
3. 学生能够培养团队协作精神，提高沟通与交流能力，增强解决问题的自信心。
课程性质：本课程为技术学科，旨在让学生了解玻璃生产工艺的基本知识，培养其实践操作能力和创新意识。
学生特点：六年级学生具有一定的逻辑思维能力和动手操作能力，对新鲜事物充满好奇心，但注意力集中时间较短。
教学要求：结合学生特点，采用生动有趣的教学方法，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，提高课堂参与度。
通过课程学习，使学生在掌握知识技能的同时，培养正确的价值观和情感态度。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 玻璃的基本知识：- 玻璃的成分、性质和分类- 玻璃在生活中的应用2. 玻璃生产工艺：- 配料过程：原料的选择、配比及作用- 熔融过程：熔炉结构、熔融原理及控制参数- 成型过程：吹制、拉制、压制等成型方法- 退火过程：退火的目的、工艺及设备3. 玻璃生产中的问题及解决方法：- 分析生产过程中可能出现的缺陷，如气泡、结石等- 探讨缺陷产生的原因及解决办法4. 玻璃工业发展概况：- 我国玻璃工业的现状、发展趋势及政策- 国内外玻璃生产工艺的对比及优缺点分析5. 实践操作与创新能力培养：- 设计简单的玻璃生产工艺流程- 分析并优化现有工艺流程- 创新设计玻璃制品，培养创新意识教学内容安排与进度：第一课时：玻璃的基本知识、应用及分类第二课时：玻璃生产工艺（配料、熔融、成型、退火）第三课时：玻璃生产中的问题及解决方法第四课时：玻璃工业发展概况及国内外对比第五课时：实践操作与创新能力培养教材章节关联：《技术学科》六年级上册第五章“无机非金属材料”，第二节“玻璃及陶瓷”。
模压成型工艺
第五章 模压成型工艺 compression molding
5、1 模压成型工艺概述 compression molding
模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又 富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属 对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺 compression molding
片状模塑料 （SMC ）
团状模塑料 （DMC）
种类
块状模塑料 （BMC）
团状模塑料 DMC Dough molding compound
DMC材料于二十世纪60 年代在前西德和英国， 首先得以应用，而后在 70年代和80年代分别在 美国和日本得到了较大 的发展。
团状模塑料 DMC Dough molding compound
团状模塑料(DMC)是由不 饱和聚酯树脂、低收缩添 加剂、填料、固化剂、脱 模剂及着色剂等组成的树 脂糊浸渍短切玻璃纤维所 制成的一种团状模压成型 材料。使用时只需放入模 具中加热、加压，即得所 需产品。
块状模塑料BMC
BMC材料具有质轻、高强、良好的流动性和内 着色性，形状复杂或异型制品可一次成型。
连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分， 即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分， 其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入 SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时 由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀 后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯 薄膜上。
（2）玻璃纤维的切割与沉降
（4）收卷 （5）熟化与存放
5、4 模压工艺
模压工艺 compression molding
将定量的模塑料放 入敞开的金属对模中，闭 模后加热使其熔化，再经 加热固化或冷却硬化，脱 模后得到复合材料。
5、1 模压成型工艺概述 compression molding
模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又 富有无限活力的一种成型方法。
它是将一定量的预混料或预浸料加入金属 对模内，经加热、加压固化成型的方法。
模压成型工艺 compression molding
片状模塑料 （SMC ）
团状模塑料 （DMC）
种类
块状模塑料 （BMC）
团状模塑料 DMC Dough molding compound
DMC材料于二十世纪60 年代在前西德和英国， 首先得以应用，而后在 70年代和80年代分别在 美国和日本得到了较大 的发展。
团状模塑料 DMC Dough molding compound
团状模塑料(DMC)是由不 饱和聚酯树脂、低收缩添 加剂、填料、固化剂、脱 模剂及着色剂等组成的树 脂糊浸渍短切玻璃纤维所 制成的一种团状模压成型 材料。使用时只需放入模 具中加热、加压，即得所 需产品。
块状模塑料BMC
BMC材料具有质轻、高强、良好的流动性和内 着色性，形状复杂或异型制品可一次成型。
连续法是将SMC配方中的树脂糊分为两部分， 即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分， 其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入 SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时 由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀 后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯 薄膜上。
（2）玻璃纤维的切割与沉降
（4）收卷 （5）熟化与存放
5、4 模压工艺
模压工艺 compression molding
将定量的模塑料放 入敞开的金属对模中，闭 模后加热使其熔化，再经 加热固化或冷却硬化，脱 模后得到复合材料。
第五章门窗装饰构造介绍
5.3
全玻璃门装饰构造
图5.8 感应自动推拉门构造
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5.4
铝合金门窗装饰构造
铝合金门窗具有自重轻、强度高、密封性好、变形性小、
色彩多样、表面美观、耐蚀性好、易于保养、工业化程度高
等优点，因此得到了广泛的使用。 铝合金门窗根据开启方式的不同，可分为推拉门、推拉 窗、平开门、平开窗、固定窗、悬挂窗、回转门、回转窗等； 按门窗型材截面的宽度可分为许多系列，常用的有25、40、 45、50、55、60、65、70、80、90、100、135、140、155、 170系列等；根据氧化膜色泽的不同又有银白色、金黄色、 青铜色、古铜色、黄黑色等类型。
动物体进入传感器感知范围内时，门扇自动开启；
人或其他移动物体离开传感器感知范围内时，门
扇自动关闭。
5.3
全玻璃门装饰构造
微波感应自动门地面上装有导向性下轨道，其长
度为开启门宽的2倍。自动门上部机箱部分可用18号
槽钢做支撑横梁，横梁两端与墙体内的预埋钢板焊接
牢固，以确保稳定。
感应自动推拉门可以免于人工开启之烦，为房间 的保温、隔热起到重要作用，同时具有较好的装饰效 果，宜用于人流较少、装饰高雅的宾馆、办公楼主入 口处。感应自动推拉门构造如图5.8所示。
③推拉门 推拉门是门扇通过上下轨道，左右推拉 滑行进行开关，有单扇和双扇之分。 ④折叠门 折叠门可分为侧挂式和推拉式两种。由 多扇门构成，每扇门宽度为500～1000mm，一般以 600mm为宜，适用于宽度较大的洞口。 ⑤转门 由两个固定的弧形门套和垂直旋转的门扇 构成。门扇可分为三扇或四扇，绕竖轴旋转。 ⑥卷帘门 闭门。 多用于商店橱窗或商店出入口外侧的封
材料分为木窗、钢窗、铝合金窗、不锈钢窗、塑
05第五章玻璃均匀性的检验
第五章玻璃均匀性的检验光学元件的玻璃均匀性检验是一种基本检验，因为大的不均匀性无法在光学抛修中消除。
操作者必须了解他所加工的玻璃。
即使玻璃均匀性符合MIL174-A的指标有时仍不能满足要求，所以要用一种简单方法进行检验。
本章中，叙述玻璃均匀性的检验方法分为三部分：威廉姆斯干涉仪、激光干涉仪和巴比特裣干涉仪。
在检验玻璃时应制成具有一定精确度的平行平南，其精度必须达到可以同时观察到透射条纹和反射条纹，也就是就试件平行度必须在20 “以内。
在此将讨论三类干涉仪。
威廉姆斯干涉仪系利用两个球面镜（曲率半径接近相等），球面的曲率半径对就被检玻璃的厚度符合穆翟激光干涉仪使用f/8的抛物面镜。
另一类干涉仪，即巴比特补偿器，基本用途是测量玻璃中的应力。
1. 威廉姆斯干涉仪由于气泡室、风洞和大型天文望远镜的出现，需要高均匀性的大块厚玻璃有的玻璃直径为150cm厚度16cm威廉姆斯干涉仪提供了一种低耗费的检验玻璃均匀性的方法。
这种仪器也可用于检验平行平面的平行度，并为制造分光板提供了一种检验方法。
威廉姆斯干涉仪的光学系统简单，在大多数光学车间或实验室里都可找到零件或自行制造，其光学原理见图5-1。
两块球面镜的球面性为1/32波长，并有相同的曲率半径和直径，其镜面互成90放置，其中一击剑安装在导轨上，以便对固定球面镜作调整。
在一般的光学车间中，球面镜直径为30.7cm曲率半径为310cm（曲率半径可以在50mn范围内变化）。
这种仪器适用于厚度为5~200mm的玻璃。
对于厚度大于200mmr玻璃，要求R/D为14。
45/45U图5-1在三脚架上放置一块小型分束器，并大致处于两块球面镜的半径夹角内。
因为这是等光程干涉仪，接近等厚玻璃的补偿器须放置在靠近分束器处，由于光束锥角很小所以实质上不会对结果产生什么影响，仪器光源需要0.2mm直径的针孔和舌簧式水银灯。
其中一块反射镜须镀45|45分光铝膜, 另一块可以不镀膜。
干涉仪的调试要求较咼，在安放被检样品（平行平面零件）和补偿品前必须先调零。
第五章 水玻璃
2 ( Na 2 O nSiO 2 ) Na 2 SiF 6 mH 2 O 6 Na 2 F ( 2 n 1) SiO 2 mH 2 O
氟硅酸钠适宜的用水量为水玻璃质量的12％~ 15％。 如果用水量太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且 未经反应的水玻璃易溶于水，因而耐水性差。但如果用 量过多，又会引起凝结过速，使施工困难，而且渗透性 大，强度也低。
Na 2 CO 3 nSiO
2
Na 2 O nSiO
2
CO 2
4
5.2 水玻璃的生产方法
2、水玻璃的种类 （1）固体水玻璃 尚有不同形状的固体水玻璃，如未经溶解的块状 或粒状水玻璃，溶液除去水分后呈粉状的水玻璃等。 （2）液体水玻璃 液体水玻璃因所含杂质不同，而成青灰、绿色或微黄 色，以无色透明的液体水玻璃为最好。 液体水玻璃可以和水按任意比例混合成不同浓度（或 相对密度）的溶液。同一模数的液体水玻璃，其浓度 愈稠，则相对密度愈大，粘结能力愈强。在液体水玻 璃中加入尿素，在不改变其粘度情况下，可以提高粘 结力25％左右。
2
5.1 概念
水玻璃与普通玻璃的区别：
水玻璃能溶解在水中，并能在空气中凝结和硬化。 一般，水玻璃模数n越大，水玻璃的密度和粘度越大， 硬化速度越快，硬化后的粘结力、强度、耐热性与耐酸 度越强，越难溶解于水。但n太大，则粘度太大，不利 于施工操作，难以保证施工质量。建筑中一般取
n=2.6~2.8，密度为1.3~1.4g/cm3
1
5.1 概念
水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐， 由不同比例的碱金属和二氧化硅组成。 化学通式： R2O· nSiO2
其中R2O为碱金属氧化物，n为SiO2和R2O的摩尔 比值，称为水玻璃模数，一般在1.5~3.5之间。
氟硅酸钠适宜的用水量为水玻璃质量的12％~ 15％。 如果用水量太少，不但硬化速度缓慢，强度降低，而且 未经反应的水玻璃易溶于水，因而耐水性差。但如果用 量过多，又会引起凝结过速，使施工困难，而且渗透性 大，强度也低。
Na 2 CO 3 nSiO
2
Na 2 O nSiO
2
CO 2
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5.2 水玻璃的生产方法
2、水玻璃的种类 （1）固体水玻璃 尚有不同形状的固体水玻璃，如未经溶解的块状 或粒状水玻璃，溶液除去水分后呈粉状的水玻璃等。 （2）液体水玻璃 液体水玻璃因所含杂质不同，而成青灰、绿色或微黄 色，以无色透明的液体水玻璃为最好。 液体水玻璃可以和水按任意比例混合成不同浓度（或 相对密度）的溶液。同一模数的液体水玻璃，其浓度 愈稠，则相对密度愈大，粘结能力愈强。在液体水玻 璃中加入尿素，在不改变其粘度情况下，可以提高粘 结力25％左右。
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5.1 概念
水玻璃与普通玻璃的区别：
水玻璃能溶解在水中，并能在空气中凝结和硬化。 一般，水玻璃模数n越大，水玻璃的密度和粘度越大， 硬化速度越快，硬化后的粘结力、强度、耐热性与耐酸 度越强，越难溶解于水。但n太大，则粘度太大，不利 于施工操作，难以保证施工质量。建筑中一般取
n=2.6~2.8，密度为1.3~1.4g/cm3
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5.1 概念
水玻璃俗称泡花碱，是一种能溶于水的硅酸盐， 由不同比例的碱金属和二氧化硅组成。 化学通式： R2O· nSiO2
其中R2O为碱金属氧化物，n为SiO2和R2O的摩尔 比值，称为水玻璃模数，一般在1.5~3.5之间。
第五章 聚合物加工中的物理化学变化
4、低分子物和固体杂质的影响
固体杂质的影响：阻碍或促进结晶作用。起促进作用的 类似于晶核，能形成结晶中心，称为成核剂。 溶剂等的作用： 在聚合物熔体结晶过程中起晶种作用 的试剂，也为成核剂，如：有机芳酸及盐类（苯甲酸、苯甲 酸镉、对羟基苯甲酸及其钠盐），加入后能加快结晶速率， 生成的球晶尺寸小，材料刚性增加，力学性能提高，透明性 提高。溶剂CCl4扩散到聚合物中，能使其在内应力作用下的 小区域加速结晶。
塑性形变
当外力克服屈服应力时使高弹态下的大分 子链发生结缠和滑移。
B Y
A
应 力
B
Y A
y E
A Y
应变
B
当σ < σy时，只能对材料产生高弹形变，取向程度低、取向结 构不稳定。 当σ>σy时并持续作用于材料，能对材料进行塑性形变，它迫 使高弹态下大分子作为独立单元发生解缠和滑移，因为不可逆， 所以取向结构稳定、取向度高。
3、结晶取向和非结晶取向
根据聚合物取向时的结构状态不同取向分为结晶 取向和非结晶取向。 结晶取向是指发生在部分结晶聚合物材料中的取向； 非结晶取向则指无定形聚合物材料中所发生的取向。
4、单轴取向和双抽取向
根据取向的方式不同，取向又可分为单轴取向和双轴取向 （又称平面取向）。 单轴取向是指取向单元沿着一个方向做平行排列而形成 的取向状态； 双轴取向则指取向单元沿着两个互相垂直的方向取向。
2、塑化温度及时间
结晶型聚合物在成型过程中必须要经过熔融塑化阶段。
塑化中熔融温度及时间也会影响最终成型出的制品的结 晶结构。 塑化： 指聚合物在设备中加热达到充分的熔融状态，使之具 有良好的可塑性。
若塑化时熔融温度低，熔体中就可能残存较多的晶核；
第五章 玻璃的力学性能
2
（5-10）
如果裂纹长度小于临界裂纹长度，玻璃还可以使用，接近裂纹长度，就不能再使用， 达 到临界裂纹长度玻璃就要断裂。 玻璃的实际裂纹长度可以利用扫描电子显微镜或其他测试设备测定，测出的表面微裂 纹的长度与计算出的临界半裂纹长度比较， 如远小于临界裂纹长度， 说明玻璃在此应力下可 以使用。 裂纹的扩展速度为：
0.025 0.48
这些计算系数见表 5-3，应当指出，由于影响玻璃强度的因素很多，因而计算所得的强 度精度往往较低，只具有参考价值，一般最好进行测定。 （2）表面微裂纹 前面所述玻璃强度与表面微裂纹密切相关。格里菲斯 (Griffith) 认为玻璃破坏时是从 表面微裂纹开始，随着裂纹逐渐扩展，导致整个试样的破裂。据测定，在1mm2 玻璃表面 上含有300个左右的微裂纹，它们的深度在 4～8nm，由于微裂纹的存在，使玻璃的抗张、 抗折强度仅为抗压强度的1/10～1/15。 为了克服表面微裂纹的影响，提高玻璃的强度，可采取两个途径。其一是减少和消除 玻璃的表面缺陷。其二是使玻璃表面形成压应力， 以克服表面微裂纹的作用。为此可采 用表面火焰抛光、氢氟酸腐蚀，以消除或钝化微裂纹；还可采用淬冷（物理钢化)或表面 离子交换（化学钢化），以获得压应力层。例如，把玻璃在火焰中拉成纤维，在拉丝的过 程中，原有微裂纹被火焰熔去，并且在冷却过程中表面产生压应力层，从而强化了表面， 使其强度增加。 （3）微不均匀性 通过电镜观察证实，玻璃中存在微相和微不均匀结构。它们是由分相或形成离子群聚 而致。微相之间易生成裂纹，且其相互间的结合力比较薄弱，又因成分不同，热膨胀不一 样， 必然会产生应力，使玻璃强度降低。微相之间的热膨胀系数差别越大，冷却过程中 生成微裂纹的数目也越多。 不同种类玻璃的微不均匀区大小不同，有时可达20nm。微相直径在热处理后有所增加， 而玻璃的极限强度是与微相大小的开方成反比，微相增加则强度降低。 （4）玻璃中的宏观和微观缺陷 宏观缺陷如固体夹杂物（结石）、气体夹杂物（气泡）、化学不均匀（条纹）等常因成 分与主体玻璃成分不一致，膨胀系数不同而造成内应力。同时由于宏观缺陷提供了界面， 从 而使微观缺陷（如点缺陷、局部析晶、晶界等）常常在宏观缺陷的地方集中，从而导致裂纹 的产生，严重影响玻璃的强度。 （5）活性介质 活性介质（如水、酸、碱及某些盐类等）对玻璃表面有两种作用：一是渗入裂纹像楔子 （斜劈）一样使微裂纹扩展；二是与玻璃起化学作用破坏结构（例如使硅氧键断开）。因此 在活性介质中玻璃的强度降低。水引起强度降低最大。玻璃在醇中的强度比在水中高40%，
玻璃工艺学第五章
OH- OH- OH- OHOH- OH- OH- OHOH-
OH-
OH-
OH-
2.如果Na2O、CaO等碱性氧化物含量较少，这些薄层形成后就 不再发展；如果碱性氧化物含量较多，被吸附的水膜就变成了氢 氧化物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏。
水气的侵蚀机理：
实践证明，对于玻璃来讲，水气比溶液对其侵蚀更大。 水溶液对玻璃的侵蚀是由于玻璃中的Na+与溶液中H+的交换， 当表面层中Na+逐渐减少后，使侵蚀变得缓慢，最后趋于停止。 但是，水气是以微粒水滴粘附在玻璃表面的。释放出的碱没 有被移走，而是在不断积累。随着侵蚀的进行，碱浓度越来越 大，使PH值上升，最后类似于碱，从而大大加速对玻璃的侵 蚀。 因此，水气对玻璃的侵蚀，先是以离子交换为主的释碱过程， 后来逐步过渡到以破坏网络结构为主的溶蚀过程。
2.过滤膜。
通常采用火山灰制备的CaO-Al2O3-B2O3-SiO2系统制 备微孔玻璃膜，该体系孔径单一并且孔径大小易于控 制。机械强度高、耐热性好，化学稳定性高。
2.3表面状态的影响
介质对玻璃的侵蚀首先从玻璃表面开始。 通常可以用表面处理的方法改变玻璃的表面状态， 达到提高化学稳定性的目的。方法主要有两大类： 一.从玻璃表面移除对侵蚀介质具有亲和力的成分， 如碱金属氧化物。通常采用酸性气体、水和酸性溶液 等来进行处理，使玻璃表面生成一定厚度的高硅氧膜， 以提高化学稳定性。
2.2热处理的影响
在退火处理的过程中，玻璃当中的碱性氧化物要转 移到表面。
当酸性气体（比如SO2）存在的条件下,部分碱性氧 化物会被酸性气体中和，而形成“白霜”（主要为硫 酸钠），通常称为“硫霜化”。这部分白霜可以阻止 碱性氧化物的继续逸出，并且容易被除掉，因此提高 了玻璃的化学稳定性。
第五章玻璃包装材料和容器ppt课件
指玻璃容器耐受冷热温度剧变不破碎的 能力。玻璃瓶受急冷或急热时，由于内外热 胀冷缩的不均匀性，使瓶罐产生复杂的温变 应力，当热应力大于容器的抗张强度时，瓶 壁破裂。罐头瓶耐受急冷温差一般要≥39℃。
瓶壁厚度越小，温差越小，热应力越小， 容器的热冲击强度越高。但瓶壁厚度小会导 致其他强度下降。
③机械冲击强度
2、玻璃容器的肩部设计 曲率半径越大各项指标形状对各项强度指标影响较复杂，以第二种，瓶 身向瓶底圆弧过渡的综合强度较好。
4、瓶的表面及底面设计
在瓶表面围绕容器有意识地设计出的凸条状或点状 防冲击箍。防冲击箍一般分布在最容易受到冲击的肩 部和底部。它的作用主要是可以抵挡摩擦与冲击，可 使玻璃瓶的强度提高50%。
①内压强度
指容器承受最大内部压力的能力。它体现容器的综 合强度。
P=σ* 2t / D
P---内压强度
t ---瓶壁厚度
D---瓶身直径 σ---玻璃强度
表明瓶壁越厚，形状越接近圆形，且直径越小，内 压强度越大。
啤酒、汽水瓶一般要求内压强度大于1.2MPa，普通 玻璃瓶大于0.7MPa。
②热冲击强度
二、玻璃的化学组成及主要性能
1、玻璃的化学组成 玻璃是由石英砂（SiO2）、纯碱（Na2CO3）、石
灰以石及（碎玻Ca璃CO等3）为、主长要石原（料钾经长高石温、炉钠（长约石16、00钙℃长）石熔） 融、凝固而成的固体物质。
根据所用原料及化学成分不同，玻璃可分为：钠 钙玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐玻璃等。钠钙玻璃中 Na2O、 CaO含量较高。因其最容易加工成型、成 本低廉，而成为瓶罐玻璃容器最常用的材料。
指容器承受外部机械冲击的能力。容器在 受到各种冲击后（翻倒、落下），在冲击点 产生局部应力，造成容器破裂。
瓶壁厚度越小，温差越小，热应力越小， 容器的热冲击强度越高。但瓶壁厚度小会导 致其他强度下降。
③机械冲击强度
2、玻璃容器的肩部设计 曲率半径越大各项指标形状对各项强度指标影响较复杂，以第二种，瓶 身向瓶底圆弧过渡的综合强度较好。
4、瓶的表面及底面设计
在瓶表面围绕容器有意识地设计出的凸条状或点状 防冲击箍。防冲击箍一般分布在最容易受到冲击的肩 部和底部。它的作用主要是可以抵挡摩擦与冲击，可 使玻璃瓶的强度提高50%。
①内压强度
指容器承受最大内部压力的能力。它体现容器的综 合强度。
P=σ* 2t / D
P---内压强度
t ---瓶壁厚度
D---瓶身直径 σ---玻璃强度
表明瓶壁越厚，形状越接近圆形，且直径越小，内 压强度越大。
啤酒、汽水瓶一般要求内压强度大于1.2MPa，普通 玻璃瓶大于0.7MPa。
②热冲击强度
二、玻璃的化学组成及主要性能
1、玻璃的化学组成 玻璃是由石英砂（SiO2）、纯碱（Na2CO3）、石
灰以石及（碎玻Ca璃CO等3）为、主长要石原（料钾经长高石温、炉钠（长约石16、00钙℃长）石熔） 融、凝固而成的固体物质。
根据所用原料及化学成分不同，玻璃可分为：钠 钙玻璃、铅玻璃、硼硅酸盐玻璃等。钠钙玻璃中 Na2O、 CaO含量较高。因其最容易加工成型、成 本低廉，而成为瓶罐玻璃容器最常用的材料。
指容器承受外部机械冲击的能力。容器在 受到各种冲击后（翻倒、落下），在冲击点 产生局部应力，造成容器破裂。
清华大学工程材料第五版第五章
5.1 普通陶瓷
5.1.1 普通日用陶瓷
一、普通日用陶瓷的用途和特点
用粘土、石灰石、长石、石英等天然硅 酸盐类矿物制成。制造日用器皿和瓷器。
一般具有良好的光泽度、透明度，热稳 定性和机械强度较高。
日用器皿
艺术陶瓷
二、常用普通日用陶瓷
（1）长石质瓷 国内外常用的日用瓷，作 一般工业瓷制品。
（2）绢云母质瓷 我国的传统日用瓷。 （3）骨质瓷 主要作高级日用瓷制品。 （4）滑石质瓷 综合性能好的新型高质瓷。 （5）高石英质日用瓷 我国研制成功，石 英含量 ≥40%，瓷质细腻、色调柔和、透光 度好、机械强度和热稳定性好。
氧化铝陶瓷应用实例：
氧化铝陶瓷密封环
氧化铝陶瓷喷咀
二、氧化铍陶瓷
●导热性极好，很高的热稳定性，抗热冲 击性较高；
●消散高能辐射的能力强、热中子阻尼系 数大。
●强度低。
应用 氧化铍陶瓷制造坩埚，作真空陶瓷和 原子反应堆陶瓷，气体激光管、晶体管散热 片和集成电路的基片和外壳等。
三、氧化锆陶瓷
●熔点在2700 ℃以上，耐2300 ℃高温， 推荐使用温度2000 ℃～2200 ℃；
绝缘瓷瓶
改善工业陶瓷性能的方法： 加入MgO、ZnO、BaO、Cr2O3等或增加莫 来石晶体相，提高机械强度和耐碱抗力；
加入Al2O3、ZrO2等提高强度和热稳定性； 加入滑石或镁砂降低热膨胀系数；
加入SiC提高导热性和强度。
5.2 特种陶瓷
☆ 老师提示：重点内容
特种陶瓷也叫现代陶瓷、精细陶瓷。 特种陶瓷包括特种结构陶瓷和功能陶瓷两 大类，如压电陶瓷、磁性陶瓷、电容器陶瓷、 高温陶瓷等。 按陶瓷的主要组成分： 氧化物陶瓷、硼化物陶瓷、 氮化物陶瓷、碳化物陶瓷。
第五章 玻璃的力学性能及热学性能
第5章玻璃的力学性能及热学性能1、为什么玻璃的实际强度较理论强度低？由于玻璃的脆性、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。
2、影响玻璃强度的主要因素有哪些？影响玻璃强度的主要因素有：化学键强度、表面微裂纹、微不均匀性、结构缺陷和外界条件如温度、活性介质、疲劳等。
3、增强玻璃强度的方法有哪些？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）④火抛光使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。
⑤覆盖硅有机化合物放入氯硅烷（SiCl4）溶液中，通过水解在玻璃表面形成SiO2膜。
使微裂纹弥合，形成压应力层。
4、如何利用密度控制玻璃生产的工艺过程？密度取决于原子质量、堆积密度等。
（1）组成（2）温度（3）热历史（4）压力（1）组成* r较小的M离子填充网络，使d增大。
而r大的（K+、Ba2+）使d减小。
* 配位数B3+为[BO4],中间体氧化物为[IO6]时密度增大。
（硼反常，铝反常）（2）温度T↑d↓（3）热历史* 淬火玻璃比退火玻璃密度小。
* 玻璃析晶后密度增大（析晶是有序化过程）（4）压力* 加压方法不同的加压方法对密度的变化不同。
* 组成不同随压力变化不同。
含M较多的玻璃变化较小，因其结构空隙已被填充5、何谓玻璃的弹性模量？何谓玻璃的脆性？弹性模量是表征材料应力与应变关系的物理量，表示材料对形变的抵抗力，用E表示。
玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性形变而立即破裂的性质。
6、玻璃硬度的表示方法有哪些？玻璃硬度的表示方法有：莫氏硬度（划痕法）、显微硬度（压痕法）、研磨硬度（磨损法）和刻化硬度（刻痕法）等。
7、影响玻璃的热膨胀系数变化的主要因素有哪些？玻璃的热膨胀系数在很大程度上取决于玻璃的化学成分，温度，此外还与玻璃的热历史有关。
第五章-熔融沉积快速成型工艺知识讲稿
由以上材料特性对FDM工艺实施的影响来看，FDM工艺对成型材料的要求是熔融温度 低、粘度低、粘结性好、收缩率小。
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
熔融沉积快速成型工艺对支撑材料的要求：
能承受一定高温度 由于支撑材料要与成型材料在支撑面上接触，所以支撑材料必须能够承受成型材
料的高温，在此温度下不产生分解与融化。 与成型材料不浸润，便于后处理
图5-8 3D Systems公司的XT 3-D Modeler机型 图5-9 3D Systems公司的LD 3-D Modeler机型
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
1.熔融沉积快速成型工艺的基本原理
熔融沉积（Fused Deposition Modeling，FDM）又叫熔丝沉 积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微 细喷嘴的喷头挤喷出来，如果热熔性材料的温度始终稍高 于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保 证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。 一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的 厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。
第二节熔融沉积快速成型材料及设备适用的设备系统可供选择的颜色abs丙稀腈丁二烯苯乙烯fdm1650fdm2000fdm8000fdmquantum白黑红绿蓝耐用的无毒塑料absi医学专用absfdm1650fdm2000黑白被食品及药物管理局认可的耐用的且无毒的塑料e20fdm1650fdm2000所有颜色人造橡胶材料与封铅轴衬水龙带和软管等使用的材料相似icw06熔模铸造用蜡fdm1650fdm2000可机加工蜡fdm1650fdm2000造型材料genisysmodeler高强度聚酯化合物多为磁带式而不是卷绕式表52fdm工艺成型材料的基本信息第二节熔融沉积快速成型材料及设备抗拉强度mpa弯曲强度mpa冲击韧性jm2延伸率肖氏硬度d玻璃化温度abs2241107105104absi3761101431108116absplus365296absm3036611391095108pcabs3485012343110125pc52975339115161pciso52825339161ppsf55110587386230e20645534796icw0635431713genisysmodelingmaterial1932693262表53fdm工艺成型材料的特性指标第二节熔融沉积快速成型材料及设备供应熔丝沉积制造fdm设备工艺的单位主要有美国的stratasys公司3dsystems公司medmodeler公司以及国内的清华大学等
第二节 熔融沉积快速成型材料及设备
熔融沉积快速成型工艺对支撑材料的要求：
能承受一定高温度 由于支撑材料要与成型材料在支撑面上接触，所以支撑材料必须能够承受成型材
料的高温，在此温度下不产生分解与融化。 与成型材料不浸润，便于后处理
图5-8 3D Systems公司的XT 3-D Modeler机型 图5-9 3D Systems公司的LD 3-D Modeler机型
第五章 熔融沉积快速成型工艺
1 熔融沉积快速成型工艺的基本原理和特点 2 熔融沉积快速成型材料及设备 3 熔融沉积快速成型工艺过程 4 熔融沉积快速成型工艺因素分析 5 气压式熔融沉积快速成型系统
第一节 熔融沉积快速成型工艺基本原理和特点
1.熔融沉积快速成型工艺的基本原理
熔融沉积（Fused Deposition Modeling，FDM）又叫熔丝沉 积，它是将丝状的热熔性材料加热熔化，通过带有一个微 细喷嘴的喷头挤喷出来，如果热熔性材料的温度始终稍高 于固化温度，而成型部分的温度稍低于固化温度，就能保 证热熔性材料挤喷出喷嘴后，随即与前一层面熔结在一起。 一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的 厚度，再继续熔喷沉积，直至完成整个实体造型。
第二节熔融沉积快速成型材料及设备适用的设备系统可供选择的颜色abs丙稀腈丁二烯苯乙烯fdm1650fdm2000fdm8000fdmquantum白黑红绿蓝耐用的无毒塑料absi医学专用absfdm1650fdm2000黑白被食品及药物管理局认可的耐用的且无毒的塑料e20fdm1650fdm2000所有颜色人造橡胶材料与封铅轴衬水龙带和软管等使用的材料相似icw06熔模铸造用蜡fdm1650fdm2000可机加工蜡fdm1650fdm2000造型材料genisysmodeler高强度聚酯化合物多为磁带式而不是卷绕式表52fdm工艺成型材料的基本信息第二节熔融沉积快速成型材料及设备抗拉强度mpa弯曲强度mpa冲击韧性jm2延伸率肖氏硬度d玻璃化温度abs2241107105104absi3761101431108116absplus365296absm3036611391095108pcabs3485012343110125pc52975339115161pciso52825339161ppsf55110587386230e20645534796icw0635431713genisysmodelingmaterial1932693262表53fdm工艺成型材料的特性指标第二节熔融沉积快速成型材料及设备供应熔丝沉积制造fdm设备工艺的单位主要有美国的stratasys公司3dsystems公司medmodeler公司以及国内的清华大学等
(陶瓷科学与工艺学)第五章2浆料制备工艺+浆料成型
质能促进颗粒分散，而聚合度高的聚合物电解质会使颗粒聚沉。
一般来说，聚合度为50的聚合物电解质，具有稀释能力，即 使料浆的粘度下降；聚合度为5000的聚合物电解质，具有稠化能 力，即使料浆的粘度上升；而聚合度为500000的聚合物电解质则 使颗粒聚沉。
用于注浆成型料浆的是具有稀释能力的聚合物电解质。 用于注浆成型料浆的聚合物电解质应为线性高分子。 常用的聚合物电解质有：聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和木质 素磺酸盐等。
注浆成型 产品举例
5.5.2 工艺流程
第五章 浆料成型法-----注浆成型
5.5.3浆料的性能
一、对浆料性能的主要要求
（1）良好的流动性:以便流动充模。
固相的含量、颗粒大小和形状的影响 泥浆温度的影响 粘土及泥浆处理方法的影响 泥浆的pH值的影响
（2）良好的悬浮性或叫稳定性
即浆料储存一定的时间后不分层,以可以保证在大批使用时，前后的浆料性能一 致.
③ 阻挡颗粒靠近的机构第二种模式为空间位阻。
浆料中含有水溶性的长链聚合物，陶瓷颗粒吸附长链聚合物在其表面，颗 粒间由于聚合物的空间位阻而产生斥力。
有机胶 以阿拉伯树胶为例。 阿拉伯树胶是一种高分子化合物，呈卷曲链状，长度为0.4—0.8mm。若将其加
入到氧化铝料浆中，分散在水中的氧化铝颗粒会附着在树胶的某些链节上。 当阿拉伯树胶用量较少时，一个树胶上会附着很多氧化铝颗粒，由于重力作用
在酸性介质中 ： MOH M++OH离解的 M+离子吸附在氧化物颗粒上，使颗粒带正电。
在碱性介质中 ： MOH MO-+H+ 离解的 MO-离子吸附在氧化物颗粒上，使颗粒带负电。
改变溶液的PH值，可以改变MOH在水中的离解程度，进而改变ζ电位。
一般来说，聚合度为50的聚合物电解质，具有稀释能力，即 使料浆的粘度下降；聚合度为5000的聚合物电解质，具有稠化能 力，即使料浆的粘度上升；而聚合度为500000的聚合物电解质则 使颗粒聚沉。
用于注浆成型料浆的是具有稀释能力的聚合物电解质。 用于注浆成型料浆的聚合物电解质应为线性高分子。 常用的聚合物电解质有：聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素和木质 素磺酸盐等。
注浆成型 产品举例
5.5.2 工艺流程
第五章 浆料成型法-----注浆成型
5.5.3浆料的性能
一、对浆料性能的主要要求
（1）良好的流动性:以便流动充模。
固相的含量、颗粒大小和形状的影响 泥浆温度的影响 粘土及泥浆处理方法的影响 泥浆的pH值的影响
（2）良好的悬浮性或叫稳定性
即浆料储存一定的时间后不分层,以可以保证在大批使用时，前后的浆料性能一 致.
③ 阻挡颗粒靠近的机构第二种模式为空间位阻。
浆料中含有水溶性的长链聚合物，陶瓷颗粒吸附长链聚合物在其表面，颗 粒间由于聚合物的空间位阻而产生斥力。
有机胶 以阿拉伯树胶为例。 阿拉伯树胶是一种高分子化合物，呈卷曲链状，长度为0.4—0.8mm。若将其加
入到氧化铝料浆中，分散在水中的氧化铝颗粒会附着在树胶的某些链节上。 当阿拉伯树胶用量较少时，一个树胶上会附着很多氧化铝颗粒，由于重力作用
在酸性介质中 ： MOH M++OH离解的 M+离子吸附在氧化物颗粒上，使颗粒带正电。
在碱性介质中 ： MOH MO-+H+ 离解的 MO-离子吸附在氧化物颗粒上，使颗粒带负电。
改变溶液的PH值，可以改变MOH在水中的离解程度，进而改变ζ电位。
建筑装饰材料5---玻璃类装饰材料及制品
6.镭射玻璃
镭射玻璃是以普通平板玻璃为基材深加工而得到的一种新 型装饰玻璃，有单层和夹层结构之分。
经过特殊的工艺处理，从而随着光源的入射角不同而出现 不同的色彩变化，使被装饰物显得华贵高雅、梦幻迷人。
颜色有银白色、蓝色、灰色、紫色、红色等多种。适用于 宾馆、酒店、各种商业、文化娱乐设施的装饰，取得了良 好的装饰效果。
割、钻孔和切削。
玻璃生产 加工方式
普通生产 加工方式
玻璃表面 深度加工
引拉法 加工
浮法加工
热加工
冷加工 表面处理
（1）研磨、抛光
研磨是将玻璃制品粗糙不平处或成形时余留部分的玻璃 磨去，使制品具有需要的尺寸、形状及平整的表面。
开始用粗磨料，然后逐级用细磨料，直至表面的毛面状 态变得较细致，再用抛光材料抛光，使光面玻璃表面得 以平滑、透明、有光泽。
钢化玻璃分平型钢化玻璃和弯型 钢化玻璃两大类。
钢化玻璃具有良好的机械性能和 耐热抗震性能。
由于破碎时没有尖锐棱角碎片， 在汽车制造业、建筑业广泛使用。
由于机械强度高而用来作高层建 筑的门窗、幕墙、隔墙、屏蔽及 橱窗等；
2、夹层玻璃
二
2、 夹层 玻璃
二片或多片平板玻璃之间嵌 夹透明塑料薄片，经加热、 加压、粘合而成的平面或曲 面的复合玻璃制品，属于安 全玻璃类
泡沫玻璃不透气、不透水，抗冻，防 火，可锯、钉、钻。
可作为建筑物墙壁的吸声装饰材料， 表面可各种颜色。
6.自洁玻璃
以其特有的强氧化能力，（即通 过在普通玻璃表面镀上一层二氧 化钛膜），将保留表面的有机污 染物完全氧化并降解为相应的无 害无机物，从而对环境不会造成 二次污染。
适用于高层建筑的门窗工程、玻璃幕墙、玻璃屋顶等。 作为一种新型的生态、环保建材，应用前景看好。
大学本科高分子物理第五章《聚合物的转变与松弛》课件
链重心开始出现相对位移。模量再次急速下降。 聚合物既呈现橡胶弹性，又呈现流动性。对应的 转温度Tf称为粘流温度。
E: Liquid flow region 粘流态：大分子链受
外力作用时发生位移，且无法回复。行为与小分 子液体类似。
三态两区
18
线形无定形高聚物随T增大，会出现三种不同的 力学状态。
玻璃态与高弹态之间的转变叫玻璃化转变（玻 璃—橡胶转变），其区域如曲线B区，对应的温 度叫玻璃化温度，以Tg表示，是链段运动的最低 温度； 高弹态与粘流态之间 的转变叫橡胶流动转变，该 区曲线上的D区，在其对应的温度叫粘流温度， 以Tf表示，是整个大分子链开始运动的最低温度。
13
The relationship between modulus and temperature
14
Mechanical Method
Strain-temperature
Modulus-temperature
非晶高聚物（非交联）的力学状态
15
Mechanical properties and transition of polymers
Glass region
Viscosity flow transition
Liquid flow region
Glass transition Rubber-elastic plateau region
Tg – glass transition temperature 玻璃化转变温度 Tf – viscosity flow temperature 粘流温度
19
Applications of the three states
Tb~Tg
Tg~Tf
Tf~Td 20
E: Liquid flow region 粘流态：大分子链受
外力作用时发生位移，且无法回复。行为与小分 子液体类似。
三态两区
18
线形无定形高聚物随T增大，会出现三种不同的 力学状态。
玻璃态与高弹态之间的转变叫玻璃化转变（玻 璃—橡胶转变），其区域如曲线B区，对应的温 度叫玻璃化温度，以Tg表示，是链段运动的最低 温度； 高弹态与粘流态之间 的转变叫橡胶流动转变，该 区曲线上的D区，在其对应的温度叫粘流温度， 以Tf表示，是整个大分子链开始运动的最低温度。
13
The relationship between modulus and temperature
14
Mechanical Method
Strain-temperature
Modulus-temperature
非晶高聚物（非交联）的力学状态
15
Mechanical properties and transition of polymers
Glass region
Viscosity flow transition
Liquid flow region
Glass transition Rubber-elastic plateau region
Tg – glass transition temperature 玻璃化转变温度 Tf – viscosity flow temperature 粘流温度
19
Applications of the three states
Tb~Tg
Tg~Tf
Tf~Td 20
第五章玻璃的着色与脱色.
离子 3d层电子 颜色
Ti3+，Ti4+，V3+，V5+，Cr3+，Mn2+，Mn3+，Fe2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cu+
1 紫
0 无
2 蓝
0 无
3 绿
5 弱
4 紫
4 蓝
5 弱
7 蓝
8 紫
9 蓝
10 无
离子 4f层电子
Ce3+， Ce4+， 1 0
Pr3+， Nd4+， 2 3
铬
•Cr3+：绿色，着色能力强，高温较稳定，强 还原条件可能全以3价存在 •Cr6+：黄色 低温有利于其存在。
•铬在硅酸盐中溶解度较小，可用于制铬金星 玻璃。 锰 •Mn2+ ： 3d轨道半空，着色弱，近于无色 •Mn3+：紫色 ，氧化越强着色越深。 •钠硼酸盐中为棕色，铅硅酸盐中为棕红色。
铁 •Fe2+：蓝绿色 •Fe3+： 3d轨道半充满，着色弱，浅黄绿色或黄色 •通常两种价态同时存在，比例不同而显不同颜色。 •在磷酸盐玻璃还原条件可能全为2价，在红外有吸 收峰，吸热好，透可见光好，可做吸热玻璃。 •两价态均强烈吸收紫外线，用于太阳镜和电焊片。 钴 •常以Co2+存在，着色稳定。 •[CoO6]偏紫色，低碱硼酸盐、磷酸盐中 •[CoO4]偏蓝色，硅酸盐中较多 •0.01% Co2O3即可使玻璃呈深蓝色。
2. 金属胶体着色 （1）着色机理 金属（Au Ag Cu）以单质形式存在于玻璃中， 形成晶体并聚集而成胶粒，对光产生选择性吸收， 使玻璃着色。 （2）工艺过程 ①金属离子的溶解（前提） ②金属离子的还原 热还原法（预先加入多价元素） 2Au+ + Sn2+ → 2Au0 + Sn4+ 2Ag+ + Sn2+ → 2Ag0 + Sn4+ 2Cu+ + Sn2+ → 2Cu0 + Sn4+
玻璃的缺陷
图5-6 莫来石（正交尼科尔棱镜下观察），由 耐火材料与玻璃之间的反应带而产生
图5-7 霞石（Na2O·Al2O3·2SiO2）结晶 [（a）正交尼科尔棱镜下观察]
图5-8 耐火材料与玻璃反应形成的树枝状 钠长石晶体（高温型），左下方是耐火材料
（正交尼科尔棱镜下观察，77倍）
出现耐火材料结石的主要原因：图5-4 碎裂的石英颗粒（100倍）
图5-5 配合料结石：大部分是没有转化的 石英颗粒，上面生成鳞石英
5.2.2 耐火材料结石
硅砖彻筑的窑壁、胸墙在高温下受到碱气和碱 飞料及其它挥发物的作用，而在耐火材料表面 形成一层釉层，由于它的流动性和表面张力的 作用，逐渐形成液滴而落入玻璃中形成结石。
当耐火材料受到侵蚀剥落，或在高温下玻璃液 与耐火材料相互作用后有些碎屑就可能夹杂到 玻璃制品中而形成耐火材料结石。其组成取决 于耐火材料的组成和它的蚀变程度。
5.1.2 二次气泡的形成
形成原因：
✓物理原因：玻璃液澄清后，处于气液平衡状
态，此时玻璃液中不含气泡。如果降温后的玻 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，数量很多，均匀分布的二次气泡。
✓化学原因：与玻璃的化学组成和使用原料有
关。
以硫化物着色的玻璃与含硫酸盐的玻璃接触 时，由于含有不同氧化程度的硫相互反应放 出SO2，产生二次气泡的危险比较大。
温度的波动。 玻璃液面稳定对减少耐火材料的侵蚀也有重
要意义。
5.1.4 金属铁引起的气泡
若有铁器落入玻璃液中，并逐渐熔解， 将使玻璃着色，而铁中的碳也将气化成 CO及CO2而形成气泡。 注意配合料中不能含有金属铁质，成型 工具的质量，特别是浸入玻璃液内的部 件质量要好，使用方法要得当。
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1 Bd 2 ∆t ′ = tcp − t d = lg1 + T −θ k 2
玻璃的着色特性、 玻璃的着色特性、 辐射系数C、 辐射系数 、透热性
§5-2 玻璃制品成形方法
成形方法分类： 成形方法分类： 热塑成形 熔制好的玻璃液在一定塑性和粘度下成形为所需的 一定形状的玻璃制品。 一定形状的玻璃制品。 压制法、吹制法、压延法、拉制法、 压制法、吹制法、压延法、拉制法、浇铸法等 冷加工成形 对热塑成形的一次玻璃制品进行二次冷加工， 对热塑成形的一次玻璃制品进行二次冷加工，获得 具有新性能或新用途的玻璃制品。 具有新性能或新用途的玻璃制品。
吹料泡
吹制及 击脱吹管
割口 烘口
人工吹制法示意图
§5-2 常用热塑成形方法
机械吹制 吹法、 吹法 转吹法、 吹法、 压-吹法、吹-吹法、转吹法、 吹法 带式吹制法等。 带式吹制法等。 特点： 特点 ： 分压制和吹制两个步骤 完成， 完成，先形成口部和雏形 应用：生产广口瓶、 应用 ： 生产广口瓶、 小口瓶等 空心制品
模型
§5-2 常用热塑成形方法
吹制法 采用吹管或吹气头将熔制好的玻璃液在模型中吹制成 制品。 制品。 人工吹制 机械吹制
挑料 滚料 吹小泡
应用： 批量小， 应用 ： 批量小 ， 制作高 级器皿、艺术玻璃； 级器皿、艺术玻璃； 特点： 制品表面光滑， 特点 ： 制品表面光滑 ， 尺寸较精确； 尺寸较精确； 局限：效率低。 局限：效率低。
玻璃永久应力产生的示意图
§6-2 玻璃退火工艺
退火工艺过程
加热 阶段 退火温度 应变点 温度 保温阶段 慢冷阶段 快冷 阶段
t=
520a 2
δ
h0 =
δ
13a 13a 2 h= 65 a2
一次退火 二次退火
20 30 ~ 2 ℃/min 2 a a
时间
§6-1 玻璃退火原理
退火温度 为消除玻璃的永久应力， 为消除玻璃的永久应力，必须将玻璃加热到低于 玻璃转变温度Tg的某一温度进行保温均热， 转变温度Tg的某一温度进行保温均热 玻璃转变温度Tg的某一温度进行保温均热，以消除玻 璃中的温度梯度 使应力松弛。 温度梯度， 璃中的温度梯度，使应力松弛。 退火上限温度：三分钟消除95%应力 退火上限温度：三分钟消除95%应力 95% 退火下限温度：三分钟消除5% 5%应力 退火下限温度：三分钟消除5%应力 退火温度
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 黏度： 黏度：玻璃黏度随温度下降而增大的特性是玻璃制品 成形和定形的基础。 成形和定形的基础。
101.5~104Pa.s 105~107Pa.s 102~106Pa.s 长性玻璃 平板玻璃 101.5~103Pa.s
瓶罐玻璃 101.75~102.25Pa.s
定形： 使玻璃制品的形状固定下来。 定形： 使玻璃制品的形状固定下来。 决定因素：玻璃的热性质和周围介质 热性质和周围介质影响下玻璃 决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻璃 的硬化速度。 的硬化速度。
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 在玻璃的成形和定形过程中， 在玻璃的成形和定形过程中，最有作用的性质是玻 黏弹性（ 璃的黏弹性 黏度、表面张力和弹性性能） 璃的黏弹性（黏度、表面张力和弹性性能）和热学性质 热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、 （热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、 辐射系数和热交换系数）。 辐射系数和热交换系数）。 在众多的性质中， 在众多的性质中，黏度和表面张力其着最重要的作 用。
§5-2 常用热塑成形方法
平板玻璃的成形 垂直引上法（有槽、无槽）、 ）、水平拉制法和浮法 垂直引上法（有槽、无槽）、水平拉制法和浮法 有槽垂直引上法（弗兰克法） 无槽垂直引上法（匹兹堡法） 有槽垂直引上法（弗兰克法） 无槽垂直引上法（匹兹堡法）
§5-2 常用热塑成形方法
水平拉制法
§5-2 常用热塑成形方法
§6-2 玻璃退火工艺
退火设备 间歇式退火窑
连续式退火窑
§6-3 玻璃的淬火
淬火是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50~60℃， 淬火是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50 60℃， 转变温度Tg以上50 60℃ 然后在冷却介质 如空气、液体）中急速均匀冷却， 在冷却介质（ 然后在冷却介质（如空气、液体）中急速均匀冷却，由于 应力松弛，在玻璃表面产生均匀分布的很大压力层 压力层， 应力松弛，在玻璃表面产生均匀分布的很大压力层，从而 提高玻璃制品的强度 耐热冲击性和安全性能等 玻璃制品的强度、 提高玻璃制品的强度、耐热冲击性和安全性能等。所以淬 火过程又称为强化，俗称钢化。 火过程又称为强化，俗称钢化。
§5-2 常用热塑成形方法
压制法 熔制好的玻璃液注入模型，放上模环，将冲头压入， 熔制好的玻璃液注入模型，放上模环，将冲头压入， 在冲头与模环和模型之间形成制品。 在冲头与模环和模型之间形成制品。
冲头
实心和空心的玻璃制品，玻璃砖、 实心和空心的玻璃制品，玻璃砖、 应用： 应用： 模环 水杯、花瓶、餐具等； 水杯、花瓶、餐具等； 特点：形状精确、可制出外部花纹制品； 特点：形状精确、可制出外部花纹制品； 局限：不能生产内腔向下扩大的制品； 局限：不能生产内腔向下扩大的制品； 不能生产薄壁和内腔在垂直方向较长 的制品； 的制品；
§5-1 玻璃成形原理
成形制度： 成形制度： O.K.波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式： O.K.波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式： 波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式
T1 − θ 1 T1 − θ = lg t= lg SC T2 − θ k T2 − θ mc p
浮法成形
将熔制好的玻璃液注入锡槽，在熔融金属锡液表面成形。 将熔制好的玻璃液注入锡槽，在熔融金属锡液表面成形。
抛光
徐冷
拉薄
硬化
η = 10 2.7 ~ 103.2 Pa.s 103.2 ~ 10 4.25 Pa.s 10 4.25 ~ 105.75 Pa.s 105.75 ~ 1010 Pa.s
浮法生产示意图
玻璃制品的形状、热容、 玻璃制品的形状、热容、 着色特性、 着色特性、冷却介质温度
成形大型、厚壁玻璃制品时， 成形大型、厚壁玻璃制品时，要着重考虑制品表面 随厚度方向的温度梯度可由下式表示： 与中部的温度差。 与中部的温度差。随厚度方向的温度梯度可由下式表示：
∆T = Tcp − Td = Bd 2
1200℃ ℃
第五章
玻璃成形
主要内容
§5-1 玻璃成形原理 §5-2 常用热塑成形方法
§5-1 玻璃成形原理
玻璃成形是将熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状 玻璃成形是将熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状 是将熔融的玻璃液转变为 制品的过程 的过程。 制品的过程。 成形过程： 成形过程：
低温 高温 成形： 赋予制品以一定的几何形状。 成形： 赋予制品以一定的几何形状。 决定因素：玻璃的流变性 黏度、表面张力、 流变性（ 决定因素：玻璃的流变性（黏度、表面张力、可塑 弹性以及这些性质的温度变化特征）。 性、弹性以及这些性质的温度变化特征）。
平面压延法
双辊间歇压延法
连续压延法
夹丝玻璃压延法
§5-2 常用热塑成形方法
浇铸法 熔制好的玻璃液注入模具中，经退火冷却、加工得到制品； 熔制好的玻璃液注入模具中，经退火冷却、加工得到制品； 应用：艺术雕刻、建筑装饰品、大直径玻璃管、反应锅。 应用：艺术雕刻、建筑装饰品、大直径玻璃管、反应锅。
显像管管锥离心浇铸法
第六章
玻璃退火和淬火
主要内容
§6-1 玻璃退火原理 §6-2 玻璃退火工艺 §6-3 玻璃的淬火
§6-1 玻璃退火原理
玻璃中的应力 热应力、结构应力、 热应力、结构应力、机械应力
暂时应力：温度低于应变点， 暂时应力：温度低于应变点，存在温度梯度而产生的内 应力，随温度梯度的消失而消失。 应力，随温度梯度的消失而消失。 暂时应力不超过抗张强度极限， 暂时应力不超过抗张强度极限，不产生危害 永久应力： 永久应力：
玻璃熔制
将配合料经高温加热形成合乎成形要求的玻璃液 的过程称为玻璃熔制 玻璃熔制。 的过程称为玻璃熔制。
玻璃液的冷却 降温 ℃ 玻璃液的均化 200~300℃ 对流、 对流、扩散 玻璃液的澄清 气泡排除 钠钙硅玻璃
1400~1500℃ ℃
硅酸盐形成 不透明烧结物 钠钙硅玻璃
800~900℃ ℃
玻璃形成 透明玻璃液 钠钙硅玻璃
玻璃暂时应力产生的示意图
§6-1 玻璃退火原理
玻璃中的应力
永久应力：温度高于应变点，当玻璃温度梯度消失， 永久应力：温度高于应变点，当玻璃温度梯度消失，残留的热 应力。 应力。 永久应力可能降低玻璃的力学性能和稳定性 消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。 玻璃退火 消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。
(a)落料 落料
吹气头 冲头 口模
雏形模
(b)压制雏形 压制雏形
成形模
(c)重热伸长 重热伸长
(d)吹制成形 吹制成形
压吹法成形广口瓶示意图
§5-2 常用热塑成形方法
压延法 将熔制好的玻璃液在辊间或辊板间压延成玻璃制品。 将熔制好的玻璃液在辊间或辊板间压延成玻璃制品。 主要用于厚平板玻璃、刻花玻璃、夹丝玻璃。 主要用于厚平板玻璃ห้องสมุดไป่ตู้刻花玻璃、夹丝玻璃。
短性玻璃
表面张力：成形过程中表面张力起重要作用。 表面张力：成形过程中表面张力起重要作用。
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 弹性： 弹性： 黏性液体
106Pa.s
黏弹体
1014Pa.s
弹性固体
热学性质：热容、热导率、热膨胀、 热学性质：热容、热导率、热膨胀、表面辐射强度 与透热性
玻璃的着色特性、 玻璃的着色特性、 辐射系数C、 辐射系数 、透热性
§5-2 玻璃制品成形方法
成形方法分类： 成形方法分类： 热塑成形 熔制好的玻璃液在一定塑性和粘度下成形为所需的 一定形状的玻璃制品。 一定形状的玻璃制品。 压制法、吹制法、压延法、拉制法、 压制法、吹制法、压延法、拉制法、浇铸法等 冷加工成形 对热塑成形的一次玻璃制品进行二次冷加工， 对热塑成形的一次玻璃制品进行二次冷加工，获得 具有新性能或新用途的玻璃制品。 具有新性能或新用途的玻璃制品。
吹料泡
吹制及 击脱吹管
割口 烘口
人工吹制法示意图
§5-2 常用热塑成形方法
机械吹制 吹法、 吹法 转吹法、 吹法、 压-吹法、吹-吹法、转吹法、 吹法 带式吹制法等。 带式吹制法等。 特点： 特点 ： 分压制和吹制两个步骤 完成， 完成，先形成口部和雏形 应用：生产广口瓶、 应用 ： 生产广口瓶、 小口瓶等 空心制品
模型
§5-2 常用热塑成形方法
吹制法 采用吹管或吹气头将熔制好的玻璃液在模型中吹制成 制品。 制品。 人工吹制 机械吹制
挑料 滚料 吹小泡
应用： 批量小， 应用 ： 批量小 ， 制作高 级器皿、艺术玻璃； 级器皿、艺术玻璃； 特点： 制品表面光滑， 特点 ： 制品表面光滑 ， 尺寸较精确； 尺寸较精确； 局限：效率低。 局限：效率低。
玻璃永久应力产生的示意图
§6-2 玻璃退火工艺
退火工艺过程
加热 阶段 退火温度 应变点 温度 保温阶段 慢冷阶段 快冷 阶段
t=
520a 2
δ
h0 =
δ
13a 13a 2 h= 65 a2
一次退火 二次退火
20 30 ~ 2 ℃/min 2 a a
时间
§6-1 玻璃退火原理
退火温度 为消除玻璃的永久应力， 为消除玻璃的永久应力，必须将玻璃加热到低于 玻璃转变温度Tg的某一温度进行保温均热， 转变温度Tg的某一温度进行保温均热 玻璃转变温度Tg的某一温度进行保温均热，以消除玻 璃中的温度梯度 使应力松弛。 温度梯度， 璃中的温度梯度，使应力松弛。 退火上限温度：三分钟消除95%应力 退火上限温度：三分钟消除95%应力 95% 退火下限温度：三分钟消除5% 5%应力 退火下限温度：三分钟消除5%应力 退火温度
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 黏度： 黏度：玻璃黏度随温度下降而增大的特性是玻璃制品 成形和定形的基础。 成形和定形的基础。
101.5~104Pa.s 105~107Pa.s 102~106Pa.s 长性玻璃 平板玻璃 101.5~103Pa.s
瓶罐玻璃 101.75~102.25Pa.s
定形： 使玻璃制品的形状固定下来。 定形： 使玻璃制品的形状固定下来。 决定因素：玻璃的热性质和周围介质 热性质和周围介质影响下玻璃 决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻璃 的硬化速度。 的硬化速度。
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 在玻璃的成形和定形过程中， 在玻璃的成形和定形过程中，最有作用的性质是玻 黏弹性（ 璃的黏弹性 黏度、表面张力和弹性性能） 璃的黏弹性（黏度、表面张力和弹性性能）和热学性质 热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、 （热传导系数、比热、热膨胀系数、玻璃的透光系数、 辐射系数和热交换系数）。 辐射系数和热交换系数）。 在众多的性质中， 在众多的性质中，黏度和表面张力其着最重要的作 用。
§5-2 常用热塑成形方法
平板玻璃的成形 垂直引上法（有槽、无槽）、 ）、水平拉制法和浮法 垂直引上法（有槽、无槽）、水平拉制法和浮法 有槽垂直引上法（弗兰克法） 无槽垂直引上法（匹兹堡法） 有槽垂直引上法（弗兰克法） 无槽垂直引上法（匹兹堡法）
§5-2 常用热塑成形方法
水平拉制法
§5-2 常用热塑成形方法
§6-2 玻璃退火工艺
退火设备 间歇式退火窑
连续式退火窑
§6-3 玻璃的淬火
淬火是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50~60℃， 淬火是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50 60℃， 转变温度Tg以上50 60℃ 然后在冷却介质 如空气、液体）中急速均匀冷却， 在冷却介质（ 然后在冷却介质（如空气、液体）中急速均匀冷却，由于 应力松弛，在玻璃表面产生均匀分布的很大压力层 压力层， 应力松弛，在玻璃表面产生均匀分布的很大压力层，从而 提高玻璃制品的强度 耐热冲击性和安全性能等 玻璃制品的强度、 提高玻璃制品的强度、耐热冲击性和安全性能等。所以淬 火过程又称为强化，俗称钢化。 火过程又称为强化，俗称钢化。
§5-2 常用热塑成形方法
压制法 熔制好的玻璃液注入模型，放上模环，将冲头压入， 熔制好的玻璃液注入模型，放上模环，将冲头压入， 在冲头与模环和模型之间形成制品。 在冲头与模环和模型之间形成制品。
冲头
实心和空心的玻璃制品，玻璃砖、 实心和空心的玻璃制品，玻璃砖、 应用： 应用： 模环 水杯、花瓶、餐具等； 水杯、花瓶、餐具等； 特点：形状精确、可制出外部花纹制品； 特点：形状精确、可制出外部花纹制品； 局限：不能生产内腔向下扩大的制品； 局限：不能生产内腔向下扩大的制品； 不能生产薄壁和内腔在垂直方向较长 的制品； 的制品；
§5-1 玻璃成形原理
成形制度： 成形制度： O.K.波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式： O.K.波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式： 波特维金和M.B.奥霍琴提出了玻璃液冷却时间公式
T1 − θ 1 T1 − θ = lg t= lg SC T2 − θ k T2 − θ mc p
浮法成形
将熔制好的玻璃液注入锡槽，在熔融金属锡液表面成形。 将熔制好的玻璃液注入锡槽，在熔融金属锡液表面成形。
抛光
徐冷
拉薄
硬化
η = 10 2.7 ~ 103.2 Pa.s 103.2 ~ 10 4.25 Pa.s 10 4.25 ~ 105.75 Pa.s 105.75 ~ 1010 Pa.s
浮法生产示意图
玻璃制品的形状、热容、 玻璃制品的形状、热容、 着色特性、 着色特性、冷却介质温度
成形大型、厚壁玻璃制品时， 成形大型、厚壁玻璃制品时，要着重考虑制品表面 随厚度方向的温度梯度可由下式表示： 与中部的温度差。 与中部的温度差。随厚度方向的温度梯度可由下式表示：
∆T = Tcp − Td = Bd 2
1200℃ ℃
第五章
玻璃成形
主要内容
§5-1 玻璃成形原理 §5-2 常用热塑成形方法
§5-1 玻璃成形原理
玻璃成形是将熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状 玻璃成形是将熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状 是将熔融的玻璃液转变为 制品的过程 的过程。 制品的过程。 成形过程： 成形过程：
低温 高温 成形： 赋予制品以一定的几何形状。 成形： 赋予制品以一定的几何形状。 决定因素：玻璃的流变性 黏度、表面张力、 流变性（ 决定因素：玻璃的流变性（黏度、表面张力、可塑 弹性以及这些性质的温度变化特征）。 性、弹性以及这些性质的温度变化特征）。
平面压延法
双辊间歇压延法
连续压延法
夹丝玻璃压延法
§5-2 常用热塑成形方法
浇铸法 熔制好的玻璃液注入模具中，经退火冷却、加工得到制品； 熔制好的玻璃液注入模具中，经退火冷却、加工得到制品； 应用：艺术雕刻、建筑装饰品、大直径玻璃管、反应锅。 应用：艺术雕刻、建筑装饰品、大直径玻璃管、反应锅。
显像管管锥离心浇铸法
第六章
玻璃退火和淬火
主要内容
§6-1 玻璃退火原理 §6-2 玻璃退火工艺 §6-3 玻璃的淬火
§6-1 玻璃退火原理
玻璃中的应力 热应力、结构应力、 热应力、结构应力、机械应力
暂时应力：温度低于应变点， 暂时应力：温度低于应变点，存在温度梯度而产生的内 应力，随温度梯度的消失而消失。 应力，随温度梯度的消失而消失。 暂时应力不超过抗张强度极限， 暂时应力不超过抗张强度极限，不产生危害 永久应力： 永久应力：
玻璃熔制
将配合料经高温加热形成合乎成形要求的玻璃液 的过程称为玻璃熔制 玻璃熔制。 的过程称为玻璃熔制。
玻璃液的冷却 降温 ℃ 玻璃液的均化 200~300℃ 对流、 对流、扩散 玻璃液的澄清 气泡排除 钠钙硅玻璃
1400~1500℃ ℃
硅酸盐形成 不透明烧结物 钠钙硅玻璃
800~900℃ ℃
玻璃形成 透明玻璃液 钠钙硅玻璃
玻璃暂时应力产生的示意图
§6-1 玻璃退火原理
玻璃中的应力
永久应力：温度高于应变点，当玻璃温度梯度消失， 永久应力：温度高于应变点，当玻璃温度梯度消失，残留的热 应力。 应力。 永久应力可能降低玻璃的力学性能和稳定性 消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。 玻璃退火 消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。
(a)落料 落料
吹气头 冲头 口模
雏形模
(b)压制雏形 压制雏形
成形模
(c)重热伸长 重热伸长
(d)吹制成形 吹制成形
压吹法成形广口瓶示意图
§5-2 常用热塑成形方法
压延法 将熔制好的玻璃液在辊间或辊板间压延成玻璃制品。 将熔制好的玻璃液在辊间或辊板间压延成玻璃制品。 主要用于厚平板玻璃、刻花玻璃、夹丝玻璃。 主要用于厚平板玻璃ห้องสมุดไป่ตู้刻花玻璃、夹丝玻璃。
短性玻璃
表面张力：成形过程中表面张力起重要作用。 表面张力：成形过程中表面张力起重要作用。
§5-1 玻璃成形原理
成形性质： 成形性质： 弹性： 弹性： 黏性液体
106Pa.s
黏弹体
1014Pa.s
弹性固体
热学性质：热容、热导率、热膨胀、 热学性质：热容、热导率、热膨胀、表面辐射强度 与透热性