玻璃物理化学性能计算
玻璃的物理化学特性
RO时，粘度比等量的一种R2O或RO高。 与离子半径、配位等结晶化学条件不同而相 互制约有关。
（7）离子极化：粘度↓
极化使离子变形，共价键成分增加，减弱Si－O键力。温度 一定时，引入等量的具有18电子层结构的二价副族元素离子 Zn2+、Cd2+、Pb2+等较引入含8电子层结构的碱土金属离子更 能降低系统的粘度，即当粘度一定时，系统对应温度更低。 η＝1012Pa·s时18Na2O·12RO·70SiO2玻璃对应温度
第四周期 第五周期 第六周期
8电子结构 T(℃) 18电子结构 T(℃) CaO 533 ZnO 513 SrO 511 CdO 487 BaO 482 PbO 422
（8）其它化合物
CaF2：熔体粘度↓↓ F－半径与O2－相近，较易发生取代，但F－只有一 价，破坏原网络后难以形成新网络，粘度大大下降。 稀土氧化物（氧化镧、氧化铈等）、氯化物、硫 酸盐：粘度↓。 【总结】某种化合物对粘度的影响既取决于化合物 本性，也取决于原基础熔体组成。
某一硼硅酸盐熔体中聚合物的分布随温度的变化
2 熔体的性质
一、粘度 粘度的含义、粘度与温度的关系、粘度与 组成的关系 二、表面张力 表面张力的含义、表面张力与温度的关 系、表面张力与组成的关系
一、粘度 粘度：流体（液体或气体）抵抗流动的度量。 当液体流动时： F＝ηS dv/dx 式中 F―两层液体间的内摩擦力； S―两层液体间的接触面积； dv/dx―垂直流动方向的速度梯度； η―比例系数，称为粘滞系数，简称粘度。
几种金属固、液态时的热容值
物 质 名 称 液体热容（J/mol） 固体热容（J/mol） Pb 28.47 27.30 Cu 31.40 31.11 Sb 29.94 29.81 Mn 46.06 46.47
玻璃配方计算和配合料制备.
实验三玻璃配方计算和配合料制备1 目的意义1.1 意义配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。
配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配方计算和配合料制备是玻璃乃至各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。
配方计算也是对后续玻璃熔制工艺参数的预测，配合料制备则直接影响玻璃的熔制效果和成品性能。
1.2 目的(1) 进一步掌握配方计算的方法；(2) 初步掌握配合料的制备方法和步骤；(3) 了解影响配合料均一性的因素。
2 实验原理2.1 玻璃成分的设计首先，要确定玻璃的物理化学性质及工艺性能，并依此选择能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃主要性质的氧化物，然后确定各氧化物的含量。
玻璃系统一般为三组分或四组分，其主要氧化物的总量往往要达到90％(质量)。
此外，为了改善玻璃某些性能还要适当加人一些既不使玻璃的主要性质变坏而同时使玻璃具有其他必要性质的氧化物。
因此，大部分工业玻璃都是五六个组分以上。
相图和玻璃形成区域图可作为确定玻璃成分的依据或参考。
在应用相图时，如果查阅三元相图，为使玻璃有较小的析晶倾向，或使玻璃的熔制温度降低，成分上就应当趋向于取多组分，应选取的成分应尽量接近相图的共熔点或相界线。
在应用玻璃形成区域图时，应当选择离开析晶区与玻璃形成区分界线较远的组成点，使成分具有较低的析晶倾向。
为使设计的玻璃成分能在工艺实践中实施，即能进行熔制、成型等工序，必须要加入一定量的促进熔制，调整料性的氧化物。
这些氧化物用量不多，但工艺上却不可少。
同时还要考虑选用适当的澄清剂。
在制造有色玻璃时，还须考虑基础玻璃对着色的影响。
以上各点是相互联系的，设计时要综合考虑。
当然，要确定一种优良配方不是一件简单的工作，实际上，为成功地设计一种具有实用意义，符合预定物化性质和工艺性能的玻璃成分，必须经过多次熔制实践和性能测定，对成分进行多次校正。
表2-1给出两种易熔的Na2O-CaO-SiO2系统玻璃配方，可根据自己的要求进行修改。
(完整版)玻璃物理化学性能计算
二、玻璃的组成对粘度的作用
玻璃成分与玻璃粘度之间存在卓复杂的关系，一般可以从硅氧比、离子的极化、键强、结构对称性以及配位数等方面来说明。现分述于如：
2.1氧硅比
当氧硅比增大（例如熔体中碱含量增大），使大型四面体群分成为小型四面体群，自由体空间随之增大，导致熔体粘度下降，
一些钠钙硅酸盐在1400℃的粘度
在碱硅二元玻璃中，当O/Si比很低时，对粘度其主要作用的是硅氧四面体[SiO4]间的键力。极化力最大的Li+是减弱Si-O-Si键的作用最大，故粘度按Li2O-Na2O-K2O顺序递增。
2.4结构的对称性
在一定的条件下，结构的对称性对粘度有着重要的作用。如果结构不对称就可能在结构中存在缺陷和弱点，因此使粘度下降。
于10%—12%时增加粘度。
（4）PbO、CdO、BiO、SnO2等降低玻璃粘度。
此外，Li2O、ZnO、B2O3等都有增加低温粘度，降低高温粘度的作用。
3、玻璃粘度参考点
在玻璃生产上常用的粘度参考点如下：
（1）应变点：应力能在几小时内消除的温度，大致相当于粘度为 1013.6Pa.s,时的温度。
（2）转变点：相当一粘度为, 1012.4Pa.s时的温度，通常用T表示。
氰化物如Na2SiF6、Na3AlF6，硫酸盐如芒硝，氯化物如NaCl等都能显著地降低玻璃的表面张力，因此，这些化合物的加入，均有利于玻璃的澄清和均化。
表面张力随着温度的升高而降低，二者几乎成直线关系，实际上可认为，当温度提高100℃时表面张力减少1%，然而在表面活性组分及一些游离的氧化物存在的情况下，表面张力能随温度升高而稍微增加。
例如，硅氧键和硼氧键的键强属于同一数量级的，然而石英玻璃的粘度却比硼氧玻璃大的多，这正是由于二者结构的对称程度不同所致。又如磷氧键和硅氧键键强也属于同一数量级的，但是磷氧玻璃的粘度比石英玻璃的小的多。主要磷氧玻璃四面体中又一带双键氧、结构不对称的缘故。
玻璃工艺学玻璃的物理化学特性
3 热历史对密度、粘度、热膨胀的影响
• T提高未达到Tg ~Tf区时,快冷玻璃的热膨 胀系数和慢冷玻璃的热膨胀系数变化相同, 快冷玻璃的热膨胀系数较大；
• 当通过Tg ~Tf区时,快冷玻璃的热膨胀系数 变化较小,慢冷玻璃的热膨胀系数产生了突 变；
• T继续提高时,快冷玻璃的热膨胀系数先升 后降,慢冷玻璃的热膨胀系数继续升高或下 降。
• 2二元系统玻璃生成规律 1 形成范围与R的半径、电价、极化率、场
强、配位数等有关
结束
2 RmOn-B2O3系统玻璃的生成规律
①同价R半径越大成 玻范围越大。
②半径相近,电荷越 小成玻范围越大。 Li+>Mg2+>Zr4+
成 玻 区 50 域 40
30
Pb
2+
Na
K
mol%
20 10
+ Li
2+
结束
要掌握的玻璃结构
• 硅酸盐玻璃：石英玻璃、R2O-SiO2 系统玻璃和R2O- RO- SiO2系统玻 璃
• 硼酸盐玻璃：B2O3玻璃、碱硼酸盐 玻璃和钠硼硅玻璃
• 磷酸盐玻璃： P2O5玻璃
结束
1.1.4玻璃结构中阳离子的分类与作用 1 玻璃结构中阳离子的分类
• 玻璃结构中阳离子的分类是依据元 素与氧结合的单键能的大小和能否 生成玻璃,将氧化物分为：网络生成 体氧化物、网络外体氧化物、中间 体氧化物。相应的阳离子分别称为 网络生成离子、网络外离子、中间 离子。
1 硅酸盐熔体的结构 硅酸盐熔体倾向形成形状不规则、
短程有序的大离子聚集体
2 硅酸盐熔体的结构特点
①熔体中有许多聚合程度不同的负离子团平衡共存,
第二章 无机非金属材料的物化性能 2.3玻璃的物理化学性质
表面张力的影响
气泡的内压力与玻璃液的表面张力有关 不均体能否溶解扩散取决于不均体与周围玻璃液之 间的表面张力差 表面张力使玻璃液成型时具有自发收缩的趋势
成型 热加工 封接 耐火材料侵蚀
借助于表面张力的作用，形成光滑表面
玻璃液滴与金属的润湿角小于90°，有利于玻璃与 金属的良好封接
玻璃液浸润耐火材料，加剧其对耐火材料的侵蚀
N/m2（13 GPa）。 实验测得的玻璃强度要比上述数值低2～3 个数量级。 一般玻璃的实际强度为50～200MPa。
玻璃的宏观和微观缺陷与玻璃的熔化过程密切相关， 二、影响玻璃强度的因素 设计合理的组成，减少玻璃的分相发生，提高熔化 质量，获取组成均匀、缺陷少的玻璃是提高玻璃强 影响玻璃强度的因素包括内因和外因两个 从常温下开始升温，玻璃的强度先呈下降趋 度的重要手段。 方面。 势，当温度升至100℃以上，玻璃的强度又开始增 大。 内因主要有：玻璃的组成、玻璃的宏观与 随着试样尺寸的减小，玻璃的强度增加。 微观缺陷；
（2） 温度的影响 对于一般玻璃，在温度低于玻璃的转变温 度时，n一般随温度的升高略有上升（Δn=0.1～ 12.08×10-6）。 温度进一步升高，玻璃的折射率急剧下降。
（3） 波长对n的影响 光波波长不同，n不同，此即色散观象。 总趋势： λ 增大，n减小。（因λ增大， 频率减小，电磁场交变变慢，光损失减小， co/c中c增大，n减小）
玻璃热膨胀系数的确定： 当温度低于玻 璃的Tg点时，热膨 胀随温度的升高呈 线形增长，温度高 于Tg点时，玻璃的 热膨胀急剧增大。 由温度低于玻 璃的Tg点时的热膨 胀量来确定玻璃的 热膨胀系数。
Tg
图2-3-4 玻璃热膨胀曲线
影响膨胀系数的因素： 组成——玻璃中非桥氧越少，玻璃的热膨胀系数 越小。 碱金属氧化物的加入导致玻璃的热膨胀系数增 大，且从Li2O→Na2O→K2O，阳离子半径增大，离子 场强减小，热振动加剧，热膨胀系数增大越多。 碱土金属氧化物的作用与此类似，但因其离子 场强较碱金属阳离子大，对玻璃网络骨架有一定的 积聚作用，故其对热膨胀系数的影响也较小。
各种玻璃的物理和化学性能
Ⅰ.GG17耐高温玻璃GG17耐高温玻璃性能完全符合ISO3583国际标准，是一种高硼硅玻璃，具有优良的物理化学性能，它的含硅量在80％以上，玻璃的内部结构稳定性极为良好，因而具有较好的机械性能和化学性能；由于它的低热膨胀系数，能更好的耐受较高的温差，并具有良好的灯焰加工性能，是制造实验室用各种加热器皿、结构复杂的玻璃仪器、化工设备和压力水表玻璃等的良好玻璃材料。
具体的物理化学性能如下：含硅量80％以上应变温度520℃退火温度560℃软化温度820℃折射率 1.47透光率(2mm) 92％弹性模量67KNmm-2抗张强度40-120Nmm-2玻璃应力光学常数 3.8×10-6mm2 /N加工温度(104dpas) 1220℃线膨胀系数(20-300℃) 3.3×10-6K-1密度(20℃) 2.23gcm-1比热0.9Jg-1K-1导热率 1.2Wm-1K-1耐水性能(ISO 719) 1级耐酸性能(ISO 195) 1级耐碱性能(ISO 695) 2级耐热急变玻棒法玻棒Φ6×30mm 300℃关于GG17玻璃的几点说明a.GG17玻璃制造的仪器如需长期加热和加压，它的最高安全操作温度不应超过应变温度(520℃)。
它在加热到退火温度时，不易变形，如放在适当支架上，且内部不受压力情况下，可以在短时间内加热到600℃，在此情况下，应使仪器缓慢冷却，藉以减少产生永久应力的程度。
b.GG17玻璃管(在25℃时)的安全工作压力可根据下式计算：P=140T/D P为安全工作压力单位为kg/cm2T为玻璃管壁厚D为玻璃管内径单位为mm上式公式不适用于具有平底的玻璃管c.GG17玻璃化学组成：(%)SiO2 B2O3 Al2O3 Na2O K2O80.5 12.8 2 4 0.4Ⅱ.“九五”耐高温玻璃九五料玻璃是一种低碱高硼硅玻璃，不含钙镁锌及铂元素，具有较好的物理和化学性能，用于制造各种玻璃仪器。
玻璃行业产品质量检验标准
玻璃行业产品质量检验标准引言：玻璃作为一种重要的建筑材料，广泛应用于建筑、家具、装饰等各个行业。
为确保玻璃产品的质量，保障使用者的安全，制定了一系列的产品质量检验标准。
本文将针对玻璃行业产品的质量检验标准进行全面的论述，包括玻璃的物理性能、机械性能、化学性能等方面。
一、玻璃的物理性能检验标准1. 透光性检验标准：玻璃作为一种透明材料，其透光性能对于其质量至关重要。
透光性检验标准包括透光率、反射率、透射率等指标。
2. 密度检验标准：玻璃的密度是其物理性能的重要指标之一，也是表征玻璃质量的关键参数。
密度检验标准主要包括测量密度的方法以及密度的允许误差范围。
3. 硬度检验标准：硬度是玻璃的抗划伤能力的量化指标，也是用来评估玻璃质量的重要标准。
硬度检验标准包括洛氏硬度、维氏硬度等指标。
二、玻璃的机械性能检验标准1. 弯曲强度检验标准：玻璃在承受外力时的抗弯曲能力对于其在实际使用中的安全性至关重要。
弯曲强度检验标准包括静态弯曲强度和动态弯曲强度。
2. 抗冲击性检验标准：玻璃作为一种易脆材料，在受到外力冲击时容易破碎。
抗冲击性检验标准包括玻璃的抗冲击强度、冲击破坏的形态等指标。
3. 破裂韧性检验标准：破裂韧性是评价玻璃抗破坏能力的重要指标。
破裂韧性检验标准包括断裂韧性、拉伸韧性等指标，用以评估玻璃的耐用性和抗破碎性能。
三、玻璃的化学性能检验标准1. 酸碱侵蚀检验标准：玻璃在长期接触酸碱环境时容易受到侵蚀，影响其使用寿命。
酸碱侵蚀检验标准主要包括玻璃对酸碱的耐蚀性能、耐大气侵蚀性能等指标。
2. 化学耐久性检验标准：玻璃在接触化学物质时容易发生化学反应，导致性能变化。
化学耐久性检验标准包括玻璃的耐热性、耐候性、耐湿性等指标。
3. 温度变化性检验标准：玻璃在温度变化时表现出不同的性能，温度变化性检验标准主要包括线膨胀系数、热传导系数等指标，用以评估玻璃的热稳定性能。
四、玻璃的光学性能检验标准1. 折射率检验标准：玻璃的折射率是其光学性能的重要参数，折射率检验标准包括测量折射率的方法以及折射率的精度要求。
有机玻璃性能
有机玻璃性能.透明度优良，有突出的耐老化性；它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力却 高出几倍；它有良好的绝缘性和机械强度；对酸、碱、盐有较强的耐腐蚀性能； 且又易加工；可进行粘接、锯、刨、钻、亥U 、磨、丝网印刷、喷砂等手工和机械 加工，加热后可弯曲压模成各种压克力制品。
有机玻璃的物理性能：密度：1.19kg/cm 3 透光率：99% 冲击强度三16kg/cm 3 拉伸强度 三61Kg/m有机玻璃物理性能介电损耗tg<5有机玻璃简介有机玻璃学名聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA),有部分人称为压克力。
有极好的透光性能，可透过92% 以上的太阳光，紫外线达73.5%；机械强度较高，有一定的耐热耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好， 尺寸稳定，易于成型，质地较脆，易溶于有机溶剂，表面硬度不够，容易擦毛，可作要求有一定 强度的透明结构件，如油杯、车灯、仪表零件，光学镜片，装饰礼品等等。
在里面加入一些添加 剂可以对其性能有所提高，如耐热、耐摩擦等。
目前该材料广泛的应用于广告灯箱，铭牌等方面 的制作。
物理及力学性能板材3几种常见塑料简介ABS塑料（丙烯月青-丁二烯-苯乙烯）英文名称:Acrylonitrile Butadiene Styrene比重：1.05克/立方厘米成型收缩率:0.4-0.7%成型温度：200-240℃干燥条件：80-90℃ 2小时物料性能1、综合性能较好，冲击强度较高,化学稳定性，电性能良好.2、与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理.3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好。
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件，传动零件和电讯零件.PP塑料（聚丙烯）英文名称:Polypropylene比重:0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率：1.0-2.5%成型温度：160-220℃干燥条件：物料性能密度小,强度刚度,硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆,不耐模易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件PS塑料（聚苯乙烯）英文名称:Polystyrene比重：1.05克/立方厘米成型收缩率:0.6-0.8%成型温度：170-250℃干燥条件：物料性能电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良,无色透明,透光率仅次于有机玻璃, 着色性耐水性，化学稳定性良好,.强度一般，但质脆,易产生应力脆裂,不耐苯.汽油等有机溶剂.适于制作绝缘透明件.装饰件及化学仪器.光学仪器等零件PPS 塑料（聚苯硫醚）英文名称:Phenylene sulfide比重：1.36克/立方厘米成型收缩率:0.7%成型温度：300-330℃干燥条件：物料性能1、电绝缘性（尤其高频绝缘性）优良，白色硬而脆，跌落于地上有金属响声，透光率仅次于有机玻璃,着色性耐水性，化学稳定性良好。
玻璃的粘度,表面性质,力学和热学性质
C 玻璃的硬度主要取决于化学组成和结构，还与温度和 D 热处理历史有关。对玻璃冷加工影响非常大。 S
抗冲击强度
测量方法：落球法，压痕破坏法
5.1.4
玻璃的密度
密度主要取决于构成玻璃原子的质量， 也与原子的堆积紧密程度及配位数有关。
网络形成体
体积： [BO4]<[SiO4]<[AlO4]
影响热导率因素：
玻璃内部的导热包括：热传导，热辐射
低温时，热传导占主要地位，其大小主要取决 于玻璃的化学组成：键强越大，热传导性能越 好
高温时，热辐射占主要地位，温度越高，传导 性能越高。玻璃的颜色越深，导热性越差。
5.2.4
玻璃的热稳定性
玻璃经受剧烈的温度变化而不破坏的性能。
P K E cd
第4章
玻璃的粘度和表面性质
4.1
玻璃的粘度
定义 粘度是指面积为S的两平行液面，以一定的速 度梯度dV/dx移动时所需克服的内摩擦阻力f。 f=ηS dV
dx
粘度在玻璃生产过程中的作用
在熔制过程中，原料的溶解、气泡的排除、各组分的扩散均化
影响粘度的因素：化学组成、温度、热处理时间 在成形过程中，不同的成型方法与成形速度要求不同的粘度和料性
4.1.3
粘度与组成的关系
有利于形成大阴离子基团的组成使粘度增大（SiO2、 Al2O3、ZrO2等）
提供游离氧，破坏网络结构的，则使粘度减小；场 氧硅比较大，意味着大型的[SO4] 强较大的可能产生复杂的作用：高温降粘，低温增 群分解为小型[SO4]群，粘滞活化能降 粘 氧硅比 键强、离子的极化（R2O－SiO2） 结构的对称性（B2O3、P2O5、SiO2） 配位数（B2O3、Al2O3） 总体来说，键强大，则粘度大
玻璃材料的物理与化学性质
玻璃材料的物理与化学性质玻璃是一种特殊的材料，它具有不同于普通固体的物理和化学性质。
在这篇文章中，我们将探讨玻璃的物理和化学性质，并深入了解这种材料背后的科学和技术原理。
一、物理性质1.1 折射率折射率是玻璃最基本的物理性质之一，它决定了材料在不同环境下的透明度和光学效果。
折射率可以简单理解为光线发生折射时，经过不同介质后径线偏转的程度。
玻璃的折射率通常在1.5左右，但具体数值取决于玻璃的成分和制备工艺。
1.2 热膨胀系数热膨胀系数是材料在受热时体积扩张的程度，它是玻璃热学性质的重要指标之一。
玻璃的热膨胀系数较低，通常在5×10^-6~10×10^-6之间，这意味着玻璃不容易因温度变化而产生显著的形变和损伤。
1.3 硬度玻璃是一种相当硬的材料，具有较高的硬度和耐磨性。
在摩擦、碰撞和其他力作用下，玻璃表面不容易受到划痕和磨损。
1.4 耐拉伸性玻璃的耐拉伸性也是非常突出的，它具有较高的强度和断裂韧性。
这种性质使得玻璃可以制成各种形状和尺寸的器件和装置，例如窗户、饰品、容器等。
二、化学性质2.1 耐腐蚀性相对于金属和塑料等其他材料，玻璃的耐腐蚀性更好，可以在多种环境下长时间保持稳定的化学性质。
这是因为玻璃本身就是一种非晶质材料，没有晶体结构的缺陷和裂缝，因此不容易受到化学物质的侵蚀和损伤。
2.2 生物惰性玻璃是一种完全无机的材料，不含任何有机物质。
这使玻璃具有生物惰性，也就是不容易发生化学反应或生物附着。
因此，玻璃可以用于医疗和实验室等需要高卫生和洁净度要求的领域。
2.3 色彩稳定性玻璃在使用过程中，不会因为暴露于光、气或其他物质而发生显著的颜色变化。
这是因为玻璃的成分和结构都非常稳定，在不受热、光或化学腐蚀的情况下，可以长时间保持原有色彩。
这也使得玻璃成为一种广泛应用于建筑、装饰和艺术领域的材料。
三、玻璃的应用玻璃由于其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，例如：3.1 建筑和装饰玻璃在建筑和装饰领域中用于制造窗户、玻璃门、隔断、墙面、楼梯等。
高硼硅玻璃物理化学性能
高硼硅玻璃高硼硅玻璃，是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料，与普遍玻璃相比，无毒副作用，其机械性能，热稳定性能，抗水、抗碱、抗酸等性质大大提高，可广泛用于化工、航天、军事、家庭、医院等各个领域，可制成灯具、餐具、标盘、望远镜片，洗衣机观察孔，微波炉盘，太阳能热水器等多种产品，具有良好的推广价值和社会效益，该种玻璃在我国出现是基础材料工业的又一次新革命。
因其优异的性能，被广泛应用于太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业。
它的良好性能已得到世界各界的广泛认可，特别是太阳能领域应用更为广泛，德、美等发达国家已进行了较为广泛的推广。
高硼硅玻璃的线膨胀系数是3.3士0.1×10-6/K，是以氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O2）、二氧化硅（SIO2）为基本成份的一种玻璃。
该玻璃成分中硼硅含量较高，分别为硼：12.5~13.5%，硅：78~80%，故称此类玻璃为高硼硅玻璃氧化硼能与许多和二氧化硅不能形成玻璃的氧化物、氟化物等形成玻璃。
故可以宽广的范围内根据需要调整性能，如特高折射率、低色散、特殊色散的光学玻璃，特高热膨胀系数的电真空封接玻璃，辐射计、测量仪器玻璃，防辐射玻璃等可由硼酸盐玻璃制造。
高硼硅玻璃,耐酸耐碱耐水，抗腐蚀性能优越，拥有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性能，故具有抗化学侵蚀性、抗热冲击性、机械性能好、承受温度高等特性。
高硼硅玻璃，是利用玻璃在高温状态下导电的特性，通过在玻璃内部加热来实现玻璃熔化，经先进生产工艺加工而成。
高硼硅玻璃具有非常低的热膨胀系数耐高温,耐200度的温差剧变。
高硼硅玻璃用于卤素灯的反光耐热灯杯和必须采用耐热玻璃的电器设备，如微波炉专用玻璃转盘、微波炉灯罩、舞台灯光反射杯、滚筒洗衣机观察窗、等耐热茶壶茶杯。
高硼硅玻璃的物理化学性能如下：含硅量80%以上应变温度520℃退火温度560℃软化温度820℃折射率 1.47透光率(2mm) 92%弹性模量67KNmm-2抗张强度40-120Nmm-2加工温度（104dpas）1220℃热膨胀系数（20-300℃）3.3×10-6K-1，所以耐急冷急热性能优越。
玻璃物理强化和化学强化的原理及区别
玻璃物理强化和化学强化的原理及区别
2009-042009-04-06
物理钢化的原理: 物理钢化的原理: 物理钢化玻璃又称为淬火钢化玻璃。它时将普通平板玻璃在加热炉中 加热到接近玻璃的软化温度（600℃ 加热到接近玻璃的软化温度（600℃）时，通过自身的形变消除内部 应力，然后将玻璃移出加热炉，再用多头喷嘴将高压冷空气吹向玻璃 的两面，使其迅速且均匀地冷却至室温，即可制得钢化玻璃。这种玻 璃处于内部受拉，外部受压的应力状态，一旦局部发生破损，便会发 生应力释放，玻璃被破碎成无数小块，这些小的碎片没有尖锐棱角， 不易伤人。 化学钢化的原理: 化学钢化的原理: 化学钢化玻璃是通过改变玻璃的表面的化学组成来提高玻璃的强度， 一般是应用离子交换法进行钢化。其方法是将含有碱金属离子的硅酸 盐玻璃，浸入到熔融状态的锂（Li＋）盐中，使玻璃表层的Na＋或K 盐玻璃，浸入到熔融状态的锂（Li＋）盐中，使玻璃表层的Na＋或K ＋离子与Li＋离子发生交换，表面形成Li＋离子交换层，由于Li＋的 ＋离子与Li＋离子发生交换，表面形成Li＋离子交换层，由于Li＋的 膨胀系数小于Na＋、K 膨胀系数小于Na＋、K＋离子，从而在冷却过程中造成外层收缩较小 而内层收缩较大，当冷却到常温后，玻璃便同样处于内层受拉，外层 受压的状态，其效果类似于物理钢化玻璃。
玻璃强化
物理强化
通过一定的加热冷却制度在玻璃表面形成压应力的过程称为 物理强化。经过物理强化所能获得的强度约为一般退火玻璃的 二至三倍 ,最高可达2000--2500公斤/平方厘米按所采用的冷却 介质状态的不同,物理强化又可分为风钢化和液钢化两种。
化学强化
化学强化的基本原理是, 利用离子交换的方法使玻璃表面的 某些阳离子与其他阳离子进行交换,以改变玻璃表面的组成和结 构, 形成较高的表面压应力,从而达到增强的目的。 离子交换一般是采用将玻璃浸渍在熔融盐浴中的方式来进 行的。考虑到盐浴处理的预热和冷却工艺比较复杂,另外还存在 盐浴的挥发和杂质的污染等问题即, 因此也有采用在玻璃表面喷 涂钾盐水溶液 或涂覆盐糊, 然后再进行适当热处理的方法来进 行的。借助于电场的作用进行离子交换,除能获得均匀的高压应 力( 10000公斤/ 平方厘米左右) 外, 离子交换时间可比单纯靠扩 散进行的短2--3 个数量级。
玻璃强化方法
汇报人：黄星烨 汇报人：
玻璃的强度
玻璃的强度是指玻璃在受到外加弯曲、冲击等载荷时抵 抗破坏的能力,它是玻璃的一项极为重要的力学性能。对于结 构复杂的玻璃体,要精确地进行理论强度的计算还十分困难。 在一般情况下, 可近似地按σ=Ex计算 , 式中E为杨氏弹性模量, x与物质结构及其化学键的类型有关, 一般取0.1—0.2。按此式 计算, 石英玻璃的理论强度可达70000公斤/ 平方厘米。然而经 , 70000 / 退火后的玻璃的实际强度大致只有700公斤/ 厘米, , 仅为理论 强度的百分之一,这说明提高玻璃强度的潜力是很大的。为了 解释玻璃理论强度和实际强度的差异, Griffith提出了著名的微 裂纹理论,他认为玻璃表面上大量的、细小的微裂纹是造成玻 璃实际强度大幅度下降的主要原因。并指出, 材料的断裂强度 不取决于裂纹的数量, 而取决于它的大小。
玻璃重量密度计算公式
玻璃重量密度计算公式玻璃是一种常见的无机非金属材料，它具有透明、坚硬、脆性等特点，被广泛应用于建筑、家具、器皿、光学器材等领域。
在工程实践中，我们经常需要对玻璃的重量密度进行计算，以便进行材料选择、设计和工程施工等工作。
本文将介绍玻璃重量密度的计算公式及其应用。
玻璃的重量密度是指单位体积玻璃材料的质量，通常用符号ρ表示，单位是千克/立方米（kg/m³）。
重量密度是一个重要的材料物理性质，它直接影响着材料的质量、强度、热传导性能等。
对于不同类型的玻璃，其重量密度也有所不同，一般来说，普通玻璃的重量密度在2500-2700kg/m³之间。
玻璃的重量密度计算公式可以通过其化学成分和密度计算得出。
一般来说，玻璃主要由二氧化硅、氧化钠、氧化钙等成分组成，其密度可以通过以下公式计算得出：ρ = (m/V)。
其中，ρ为玻璃的重量密度，单位为千克/立方米；m为玻璃的质量，单位为千克；V为玻璃的体积，单位为立方米。
在实际工程中，我们通常可以通过测量玻璃的质量和尺寸来计算其重量密度。
首先，我们需要测量玻璃的质量，可以通过天平或者其他称重设备来进行测量；其次，我们需要测量玻璃的体积，可以通过尺子或者其他测量工具来进行测量。
将测得的质量和体积代入上述公式中，即可得到玻璃的重量密度。
知道了玻璃的重量密度之后，我们可以根据具体的工程需求来进行材料选择和设计。
例如，在建筑领域，我们需要根据玻璃的重量密度来计算其承重能力，从而确定合适的玻璃厚度和支撑结构；在家具制造领域，我们需要根据玻璃的重量密度来计算其运输成本和安装方法，从而保证产品质量和安全性。
除了计算公式外，玻璃的重量密度还受到一些其他因素的影响，比如温度、压力、湿度等。
在实际工程中，我们需要考虑这些因素对玻璃重量密度的影响，并进行相应的修正和调整。
总之，玻璃的重量密度是一个重要的材料物理性质，它直接影响着材料的质量和性能。
通过上述介绍，我们可以了解到玻璃重量密度的计算公式及其应用，希望对大家有所帮助。
玻璃配方计算和配合料制备.
6.0 1450-1460
5.5 1420
4.3 1380-1400
4.2 1320-1340
例：欲熔制得100g玻璃液所需碳酸镁的净用料量，根据表2-1、表2-2的数据：MgCO→3 MgO+CO↑2 ② 40.32
实际用量
X=2.09 ÷99.5％=2.1(g) X1 1
X1=84.32 ×1÷40.32=2.09(g) 用类似方法可算出其他原料的用量，然后按下列格式列出配料单，原料名称配合料 1 配合料2
石英砂
碳酸钙
碳酸镁氢氧化铝纯碱合计
2.5 配合料的制备按配方称量原料，粉碎、混合均匀即可。
3 实验器材
③研钵一个；料勺若干(每种原料一把) ④天平(千分之一天平即可)
⑤化工原料或化学试剂：如石英砂(SiO2)，纯碱(NaNO3)，碳酸钙
(CaCO3)，碳酸
镁(MgCO3)，氢氧化铝[A1(OH)3] 等。
4 实验步骤
4.1 计算熔制温度根据给定配方计算熔制温度。
4.2 配料计算根据给定配方
4.3。
不同成分玻璃膨胀系数计算
不同成分玻璃膨胀系数计算⼀、引⾔玻璃作为⼀种⼴泛应⽤于⽇常⽣活和⼯业领域的重要材料，其热学性质，特别是膨胀系数，对玻璃的加⼯、使⽤和性能具有重要影响。
玻璃的膨胀系数是描述玻璃在温度变化时尺⼨变化的⼀个物理量。
不同的玻璃成分，其膨胀系数也会有所不同。
因此，深⼊了解不同成分玻璃的膨胀系数计算⽅法，对于优化玻璃⼯艺、提⾼玻璃产品质量具有重要意义。
⼆、玻璃膨胀系数的定义与影响因素玻璃膨胀系数，通常⽤α表示，定义为单位温度变化下玻璃单位⻓度的变化量。
它的⼤⼩受多种因素影响，包括玻璃的化学组成、微观结构、温度范围等。
其中，玻璃的化学组成是影响膨胀系数的关键因素。
三、常⻅玻璃成分及其膨胀系数1.硅酸盐玻璃：硅酸盐玻璃是最常⻅的玻璃类型，主要由⼆氧化硅（SiO2）组成。
其膨胀系数通常较低，约为5-9×10^-6/℃。
2.硼硅酸盐玻璃：硼硅酸盐玻璃含有较⾼的硼氧化物（B2O3）和硅酸盐成分。
由于硼的引⼊，其膨胀系数较低，约为3-5×10^-6/℃。
3.铝硅酸盐玻璃：铝硅酸盐玻璃中含有氧化铝（Al2O3）和硅酸盐成分。
这种玻璃的膨胀系数中等，⼀般在8-10×10^-6/℃范围内。
四、膨胀系数的计算⽅法膨胀系数的计算通常通过实验测定，也可以通过理论计算进⾏预测。
以下介绍两种常⽤的计算⽅法：1.实验测定法：通过实验测定玻璃在不同温度下的尺⼨变化，然后根据公式α=(ΔL/L0)/ΔT计算膨胀系数。
其中，ΔL为温度变化ΔT时玻璃的尺⼨变化量，L0为玻璃初始尺⼨。
2.理论计算法：基于玻璃的化学组成和已知的热学数据，利⽤热膨胀理论进⾏计算。
常⽤的理论计算⽅法有经验公式法、分⼦动⼒学模拟法等。
这些⽅法可以通过玻璃的化学组成来预测其膨胀系数。
五、膨胀系数与玻璃性能的关系膨胀系数是影响玻璃性能的重要因素之⼀。
它关系到玻璃在温度变化时的尺⼨稳定性、热应⼒分布、抗热震性等⽅⾯。
例如，在玻璃加⼯过程中，如果膨胀系数过⼤，可能导致玻璃在温度变化时产⽣较⼤的热应⼒，从⽽增加玻璃破裂的⻛险。
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玻璃物理化学性能计算一、玻璃的粘度计算...1.粘度和温度的关系...2.玻璃组成对温度的作用...3.粘度参考算点及在生产中的应用...4.粘度的计二、玻璃的机械性能和表面性质...1.玻璃表面张力的物理与工艺意义...2.玻璃表面张力与组成及温度的关系...3.玻璃的表面性质...4.玻璃的密度计算三、玻璃的热学性质和化学稳定性...（一）玻璃的热学性能...（二）玻璃的化学稳定性...（三）玻璃的光学性质一、玻璃粘度和温度的关系粘度是玻璃的重要性质之一。
它贯穿着玻璃生产整个阶段，从熔制、澄清、均化、成型、加工、直到退火都与粘度密切相关。
在成型和退火方面年度起着控制性的作用。
在高速成型机的生产中，粘度必须控制在一定的范围内，而成型机的速度决定与粘度随温度的递增速度。
此外玻璃的析晶和一些机械性能也与粘度有关。
所有实用硅酸盐玻璃，其粘度随温度的变化规律都属于同一类型，只是粘度随温度变化的速度以及对应某给定温度的有所不同。
在10怕.秒（或者更低）至约1011怕.秒的粘度范围内，玻璃的粘度由玻璃化学成分所决定的，而在从约1011怕.秒（1015泊，或者更高）的范围内，粘度又是时间的函数。
这些现象可由图来说明：Na2O---CaO---SiO2玻璃的弹性、粘度与温度的关系上图的三个区。
在A区温度较高。
玻璃表现为典型的粘度液体，他的弹性性质近于消失。
在这一温度去中粘度仅决定于玻璃的组成和温度。
当温度近于B 区时，粘度随温度下降而迅速增大，弹性模量也迅速增大。
在这一温度区的粘度去决定于组成和温度外，还与时间有关。
当温度进入C区，温度继续下降，弹性模量继续增大，粘滞留东变得非常小。
在这一温度区，玻璃的粘度和其它性质又决定于组成和温度而与时间无关。
图中所市的粘度和弹性随温度的变化现象，可以从玻璃的热历史说明。
粘度（帕.秒）温度（℃）Log10n 粘度范围温度范围（℃）粘度系数帕.秒℃103.16*10 10210314511295117810130.01.52.03.010—102103—104105—106107—1082731102.38.2*10钠钙硅玻璃的粘度—温度数据二、玻璃的组成对粘度的作用玻璃成分与玻璃粘度之间存在卓复杂的关系，一般可以从硅氧比、离子的极化、键强、结构对称性以及配位数等方面来说明。
现分述于如：2.1氧硅比当氧硅比增大（例如熔体中碱含量增大），使大型四面体群分成为小型四面体群，自由体空间随之增大，导致熔体粘度下降，一些钠钙硅酸盐在1400℃的粘度在玻璃中一氟化物代替氧化物时（如以CaF2取代CaO），由于阴离子与硅之比值增大，也有降低粘度的作用。
2.2化学键的强度在其它条件相同的前提下，粘度随阳离子与氧的键力增大而增大。
在两元（R2O-SiO2）玻璃中,当O/Si比值很高时（即R2O含量较高），硅氧四面体间连接较少，已接近遇岛状结构，四面体很大程度上依靠键力R-O相联接，因此键力量的Li+具有最高的粘度，粘度按Li2O-Na2O-K2O顺序递减。
但当O/Si比值很低时，它们的粘度大小顺序由于此相反。
在加入配位数相同的阳离子情况下，各氧化物取代SiO2后年度的变化取决于R-O键力的大小。
因此nAl2O3＞nGa2O3何nSiO2＞nGeO2.2.3离子的极化离子间的相互作用极化对粘度有明显的影响。
阳离子的极化力大，对于硅氧键的氧离子极化、变形大，减弱对氧键的作用大，表现在粘度下降。
一般来说非惰性气体性阳离子的极化力大于惰性气体型氧离子，故前者减弱硅氧键的作用较大，具有较低的粘度。
以过渡金属氧化物取代也有粘度的作用如图所示。
0 0.23 0.50 0.751.00 1.25在碱硅二元玻璃中，当O/Si比很低时，对粘度其主要作用的是硅氧四面体[SiO4]间的键力。
极化力最大的Li+是减弱Si-O-Si键的作用最大，故粘度按Li2O-Na2O-K2O顺序递增。
2.4结构的对称性在一定的条件下，结构的对称性对粘度有着重要的作用。
如果结构不对称就可能在结构中存在缺陷和弱点，因此使粘度下降。
例如，硅氧键和硼氧键的键强属于同一数量级的，然而石英玻璃的粘度却比硼氧玻璃大的多，这正是由于二者结构的对称程度不同所致。
又如磷氧键和硅氧键键强也属于同一数量级的，但是磷氧玻璃的粘度比石英玻璃的小的多。
主要磷氧玻璃四面体中又一带双键氧、结构不对称的缘故。
∪|［—P==O ］|∩2.5配位数配位状态对玻璃的粘度也有重要的影响，氧化硼在这方面特别明显。
在电荷相同的条件下，随氧离子配位数N的升高，增加了对硅氧集团的积聚紧密，粘度上升。
综上所述，各常见氧化物对玻璃粘度的作用，大致归纳如下：一、SiO2、Al2O3、ZrO2等提高粘度。
二、碱金属氧化物降低粘度。
三、碱土金属氧化物对粘度的作用较为复杂。
对增加粘度顺序一般为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+其中CaO在低温时增加粘度，在高温时当含量10—12%时降低粘度，当含量10—12%时增大粘度。
四、PbO、CdO、Bi2O3、SnO等降低粘度。
此外、Li2O、ZnO、B2O3等都有增加低温年度，降低高温年度的作用。
2、玻璃粘度与成分的关系各种常见氧化物对玻璃粘度的作用大致归纳如下：（1）SiO2、Al2O3、ZrO2等提高玻璃粘度。
（2）碱金属氧化物R2O降低玻璃粘度。
（3）碱土金属氧化物对玻璃粘度的作用较为复杂。
一方面类似于碱金属氧化物，能使大型的四面体群解聚，引起粘度减小；另一方面这些阳离子电价较高，离子半径又不大，故键力较碱金属离子大，有可能夺取小型四面体群的氧离子于自己的周围，使粘度增大。
前一效果在高温时是主要的，而后一效果主要表现在低温。
碱土金属引起粘度增加能力的排序为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+其中 CaO在低温时增加粘度；在高温时，当含量小于10%—12%.时降低粘度，当含量大于10%—12%时增加粘度。
（4）PbO、CdO、BiO、SnO2等降低玻璃粘度。
此外，Li2O、ZnO、B2O3等都有增加低温粘度，降低高温粘度的作用。
3、玻璃粘度参考点在玻璃生产上常用的粘度参考点如下：（1）应变点：应力能在几小时内消除的温度，大致相当于粘度为 1013.6Pa.s,时的温度。
（2）转变点：相当一粘度为, 1012.4Pa.s时的温度，通常用T表示。
（3）退火点：应力能在几分钟内消除的温度，大致相当于粘度为,1012Pa.s 时的温度。
（4）变形点：相当于粘度为 ,1010—1011Pa.s时的温度范围。
（5）软化温度：它与玻璃的密度和表面张力有关，相当于粘度为 ,106.6Pa.s时的温度，通常用 Tf表示。
（6）操作范围：相当于成型玻璃表面的温度范围。
T上限指准备成型操作的温度，相当于粘度为 ,102—103Pa.s时的温度；T下限限相当于成型时能保持制品形状的温度，相当于粘>105Pa.s时的温度。
操作范围的粘度一般为103—106Pa.s （7）熔化温度：相当于粘度为 ,10Pa.s时的温度，在此温度下玻璃能以一般要求的速度熔化。
常用Tm表示。
（8）自动供料机供料的粘度:102—103Pa.s（9）人工挑料粘度： 102.2 Pa.s。
4、玻璃粘度的计算玻璃粘度的计算方法很多，但比较常用的方法有两种。
（1）奥霍琴法本方法适用于含有CaO、MgO的钢钙硅系统玻璃。
当Na2O在12%—16%，CaO+MgO在5%—12%，Al2O3在0—5%，SiO2在64%—80%范围时，可用下式计算。
T=Ax+By+Cz+D式中 T——某粘度值对应的温度；X、y、z——分别是Na2O、CaO+MgO、Al2O3的质量分数（%）；A、B、C、D——分别是Na2O、CaO+MgO、Al2O3的特性常数，随粘度值而变化。
如果玻璃成分中MgO含量不等于5%，则T值必须校正。
例如，某玻璃成分为SiO2 74%，Na2O 14%, CaO 7%，MgO 4%，Al2O31%，求粘度为103Pa.s时的温度。
查表得知n=103Pa.s时的温度为：Tn=103=-1739*14-9.95*（7+4）+5.9*1+1381.4 =1033℃进行校正：MgO实际含量为 4%，4%—3% =1%，查表得知，粘度为103Pa.s时，以1% MgO置换CaO，温度将提高6℃，因此Tn=103=1033℃+6℃=1039℃（2）富尔切尔法玻璃的温度与粘度的关系也可用富尔切尔方程求算，即-A + BIgn= —————T - To 式中，A、B、To 可从下式中求出：A=-1.4788 Na2O+0.8350K2O+1.6030 CaO+5.4936 MgO-1.5183Al2O3+1.4550.B=6039.7 Na2O-1439.6 K2O-3919.3 CaO+6285.3 MgO+2253.4Al2O3+5736.4To=-25.07 Na2O-312.0 K2O+544.3 CaO+384.0 MgO+294.4 Al2O3+198.1式中，Na2O、K2O……表示各组分相对含量，即SiO2的摩尔数为1时，各组分的摩尔数与SiO2之比（RmOn/ SiO2）,各项数字的系数从实验结果计算得出。
实验温度范围为500—1400℃。
该实验所算出的温度，其标准偏差为2.3—2.5℃。
该方法的适用范围：SiO2=1mol; Na2O=0.15—0.2mol;CaO=0.12—0.2mol; MgO=0——0.051mol;Al2O3=0.015——0.073mol;n=1012Pa.s。
二、玻璃的机械性能和表面性质1.玻璃表面张力的物理与工艺意义玻璃表面张力指玻璃与另一相接触的相分界面上（一般指空气），在恒温、恒容下增加一个单位表面时所做的功，单位为N/m和J/m2。
硅酸盐玻璃的表面张力为(200—380)*10-3N/m。
玻璃的表面张力在玻璃的澄清、均化、成型、玻璃液与耐火材料相互作用等过程中起着重要的作用。
2.玻璃表面张力与组成及温度的关系各种氧化物对玻璃的表面张力有不同的影响，如Al2O3、La2O3、CaO、MgO、能提高表面张力。
K2O、PbO、B2O3、Sb2O3等如加入量较大，则能大大降低表面张力。
同时，Cr2O3、V2O3、Mo2O3、WO3用量不多时也能降低表面张力。
组成氧化物对玻璃熔体与空气界面上表面张力的影响可分为三类。
第"类组成氧化物对表面张力的影响关系，符合加和性法则，一般可用下式计算：∑σ1αmσ= —————∑σm式中σ———玻璃的表面张力；σ1———各种氧化物的表面张力因数（常数）；σm———氧化物的含量，以分子份数或分子百分数表示。
第Ⅱ类和第Ⅲ类组成氧化物对熔体的表面张力的关系是组成的复合函数，不符合加和性法则。