玻璃工艺学___第一章玻璃的物理化学特性
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。
玻璃工艺复习
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 h =1011.5~1013 帕·秒内通过粘滞流动消除应力，温度较低（ h>1013 帕·秒）时有部分应力通过弹性松弛消除。 5.表面张力的意义及应用 第五章 1.强度 2.影响强度的因素 （1）表面状态 微裂纹使玻璃的抗张、抗折强度比抗压强度低 1/10~1/15。 （2）玻璃组成 键强大，结构紧密则强度高。可提高强度的有 CaO、BaO、B2O3 (<15%)、 Al2O3、ZnO 等。 （3）玻璃中的缺陷 宏观缺陷（气泡、结石、结瘤）、微观缺陷（分相、析晶、点缺陷 等） 界面处有应力。 （4）活性介质（极性物质如酸、碱）
第一章 1.玻璃的定义： 玻璃是熔融、冷却、固化的非结晶（在特定条件下也可能成为晶态）的无机物，是过冷的液 体。 2.玻璃的通性：①各向同性 ②介稳性（亚稳性） ③无固定熔点 ④ 性质变化的连续性（可变 性）⑤性质变化的可逆性 3.结构理论： （1）晶子学说：苏联学者列别捷夫提出的晶子假说，论点是玻璃是无数的高分散晶子的的 结合体，硅酸盐玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成，玻璃的结构特征是微不均匀 性和近程有序性。 论据是晶子学说为 X 射线衍射结构分析数据所证实。 晶子学说强调了玻璃结构的近程有序和远程无序的性、不均与和不连续性。 （2）无规则网络假说：论点是凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个 三度空间网络所构成，这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构 是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复性没有规律性。 论据是查哈里阿森于 1932 年提出了无规则网络学说，他借助于哥斯密特的离子结晶化学的 一些原理，并参照玻璃的某些性质与相应的相似性而提出来的。 无规则网络学说的重点是说明了玻璃结构的连续性、统计性均匀性与无序性，可以解释玻璃 的各向异性、内部性质均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等。 4.氧化物的分类及作用： （1）网络外体：单键强度小于 250KJ/mol，这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构， 从而使玻璃性质改变。 （2）网络形成体：单键强度大于 350KJ/mol，能单独形成玻璃。 （3）网络中间体：单键强度大于 250KJ/mol 小于 350KJ/mol，这类氧化物一般不能单独形 成玻璃，其作用介于网络外体和网络形成体之间。 第二章 1.玻璃形成规律 （1）形成玻璃的热力学条件：玻璃态与晶态的内能差越小越易形成玻璃 （2） 第三章 1.分相的种类：稳定分相和亚稳分相 第四章 1.粘度的定义：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。 2.高低温特性
玻璃工艺学笔记
第一章玻璃的结构与性质第一节玻璃的定义与通性一、玻璃外观:即不同于液体,也不同于固体,透明或半透明,断裂时呈贝壳状。
结构:以硅酸盐为主要成分的无定形物质。
性质:冷却时不析晶,凝固时又硬又脆.狭义:熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。
广义:呈现玻璃转变现象的非晶态固体。
【玻璃的定义】玻璃是由熔体过冷所得,随着粘度逐渐增大而固化,具有较大脆性和硬度. 宏观性能类似于固体,微观结构上具有近程有序,远程无序的无定形物质。
结构特征：局部原子具有类似于晶体的有序排列,宏观上原子排列类似于液体无序.即“近程有序,远程无序”二、玻璃的通性1.各向同性2.介稳性3.无固定的熔点4.从熔融态向玻璃态转化时物化性质随温度变化的连续性与可逆性5.物理、化学性质随成分变化的连续性第二节玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体一.玻璃结构学说（一）晶子学说1.理论依据：兰德尔1930年提出微晶学说，微晶和无定形两部分组成，有明显的界限。
列别捷夫玻璃在520℃退火时,玻璃折射率变化反常,在500℃之前呈线性分布,在520~ 590之间,突然变小,因为石英在573℃的晶型转变,故推断玻璃中存在高分散石英微晶(晶子)聚集体.2.观点硅酸盐玻璃的结构是由各种不同的硅酸盐和SiO的微晶体(晶子)所组成的。
2晶子是带有晶格极度变形的有序区域,不具有正常晶格构造。
晶子分散在无定形介质中,过渡是逐渐完成的,无明显界线。
3.意义：第一次提出玻璃中存在微不均匀性和近程有序性。
（二）无规则网络学说1.理论依据1932,查哈里阿森硅胶中存在1~10nm的不连续颗粒,图谱中有明显小角散射.玻璃中均匀分布,故结构是连续的、非周期性的.方石英具有清晰的、周期性的衍射峰，说明晶体排列有周期性的.衍射带中主峰位置一致,说明结构单元一致[SiO4]，石英玻璃与方石英中的原子间距相等.计算得知玻璃中Si-O间距1.62A,而方石英中为1.60A.2.基本观点：成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络组成,这种网络由离子多面体（四面体或三角体）构筑而成，晶体结构网由多面体无数次有规则、重复构成，而玻璃体结构中多面体缺乏对称性和周期性的重复。
青海大学《材料概论》课件第四章玻璃
玻璃工艺学
第一章 玻璃的结构
氧化钙对钠硅玻璃的影响
• 由于钙离子的场强比钠离子大得多，对氧 离子的静电引力较大，在钠硅玻璃中加入 氧化钙能使玻璃的结构得到加强，钠离子 的活动受到限制，玻璃的物理化学性能得 到改善。
第一章 玻璃的结构
玻璃工艺学
第一章 玻璃的结构
6.钠硼硅玻璃的结构与性能
• 基本组成： Na2O-B2O3-SiO2 • 结构特点：
O/(B+Si)＞1.5； [BO3]部分转变为[BO4]； 层状结构转变为三维的架状网络结构。
• 性能：热膨胀系数小，热稳定性、化学稳定性和电 学性能良好；容易分相。
（1） 玻璃的结构 （2） 玻璃原料 （3） 玻璃的熔制过程
玻璃工艺学
（1） 玻璃的结构
a. 玻璃的通性
第一章 玻璃的结构
1. 各向同性：玻璃的物理化学性质在任何方向 都相同。
2. 无固定熔点：玻璃从固体变为液体是在一定 的温度范围内进行的。
3. 亚稳性：玻璃的内能比晶体高，它不是处在 最低能量状态。但一般情况下，玻璃不会自 发转变成晶体。
钠硼解石（NaCaB5O9·8H2O） 硅钙硼石[Ca2B2(SiO4)2(OH)]
3. 引入P2O5的原料
磷酸钙* 磷酸铝 磷酸钠 磷酸二氢氨 骨灰
4. 引入Al2O3的原料
长石* 氧化铝
粘土 氢氧化铝
蜡石
5. 引入Na2O的原料
纯碱* 芒硝 长石 氢氧化钠 硝酸钠
一般是用纯碱引入Na2O。芒硝价格便宜，但 芒硝引入Na2O的同时会引入SO3。 SO3在玻璃中 的溶解度很小，多了会造成环境污染。而且，芒硝 要到1400℃才能分解。这将使玻璃的熔制温度和能 耗提高，也给池窑设计带来困难。此外，未分解的 Na2SO4留在玻璃液表面，形成硝水或称碱水，会 加速对耐火材料的侵蚀。
教学课件 玻璃工艺学
1.3 单元系统玻璃
1.3.2 氧化硼玻璃结构
• 由硼氧三角体[BO3]组成， [BO3]是平面三 角形结构单元；
• B-O键是极性共价键，其共价键占56%，键 强119cal/mol，[BO3]正负电荷重心重合，不带 极性；
• 低温时，该玻璃结构由桥氧连接的硼氧三角 体和硼氧三元环形成向空间发展的层状网络， 而较高温度形成链状结构。图1－8
1.3 单元系统玻璃
层状
链状
图1-8 B2O3玻璃在不同温度下的结构模型
硼
氧
1.3 单元系统玻璃
层状结构特点：分子间引力（范德华力） 单组分硼氧玻璃性能表现：
软化点低（约450℃），化学稳定性差， 热膨胀系数大，没实用价值。
1.3 单元系统玻璃
1.3.3 五氧化二磷玻璃结构
• 基本结构单元是磷氧四面体 [PO4]，有一个键能较高的双键；
♥ 围绕一个阳离子A的氧离子数为3－4个
♥ 网络中这些氧多面体以顶角相连
♥ 每个多面体中至少有3个氧离子与相邻的
多面体形成三维空间发展的无规则连续 网络
1.2 玻璃结构
B2O3 SiO2 GeO2 P2O5 V2O5 Ta2O5 As2O5 Sb2O5
能形成玻璃，所组成的多面体为网络的结构单元。 未能满足上述条件的氧化物（R2O和RO)只能作 为网络外体，处于网络之外，填充在网络的空隙 中。
玻璃结构：玻璃内部微观质点聚积和连接方式。
石英玻璃结构
•仅由SiO2组成，基本结构单元硅氧四面体[SiO4]; •硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的
顶角；
•O-Si-O键角120-180°，Si-O键是极性共价健，键 强大，离子与共价各占50%；
玻璃工艺知识
1.2 玻璃的分类
1、按成份分：石英玻璃、钠硅玻璃（泡花 碱）、钠钙硅玻璃（窗、瓶罐、器皿、玻璃纤 维）、钠铝硅玻璃（微晶玻璃、乳白玻璃）、 铅晶玻璃、水晶玻璃、钙铝硅玻璃（用于微波 炉的耐热、高压锅上的玻璃）、硼酸盐玻璃 （电子馆、钠光灯及化学试管）、有色玻璃等； 2、按用途分：瓶罐、器皿、容器玻璃、建筑 玻璃（窗、玻璃砖）、光学玻璃、滤片玻璃 （镜头、反射镜）、玻璃纤维、泡沫玻璃等；
氧化钠
化学稳定性、热稳定 化学稳定性、 熔融温度、 性、熔融温度、析晶 Na2O 倾向、退火温度、 倾向、退火温度、韧 性。 K2O 与Na2O相同
氧化钾 氧化锂 氧化锆
Li2O 与Na2O相同 ZrO2
第3章 原料及原料选择
3.1 原料的选择原则 原料质量符合技术要求，原料品位高， 1) 原料质量符合技术要求，原料品位高，化学 成分稳定，水分稳定， 成分稳定，水分稳定，颗粒组成均匀以及着 色矿物（ 和难熔矿物要少。 色矿物（Fe2O3）和难熔矿物要少。 便于日常生产中调整玻璃成分。 2) 便于日常生产中调整玻璃成分。 适于熔化和澄清。 3) 适于熔化和澄清。 对耐火材料的侵蚀要小。 4) 对耐火材料的侵蚀要小。 原材易储藏、运输且价格低廉。 5) 原材易储藏、运输且价格低廉。 6）少用过轻和对人体健康、环境有害的原料
1.3.3玻璃的密度
一般玻璃的密度是2.5克 厘米 左右， 一般玻璃的密度是 克/厘米3左右，随着温度的升 玻璃的密度随之下降， 高，玻璃的密度随之下降，一般钢化玻璃的的密度 比正常退火玻璃的密度低。 比正常退火玻璃的密度低。 玻璃密度是一个比较敏感的性质， 玻璃密度是一个比较敏感的性质，只要成分上发生 微小的变化，密度就会立即反应出来， 微小的变化，密度就会立即反应出来，所以密度是 测量配料准确不准确的一个重要参数。 测量配料准确不准确的一个重要参数。
玻璃工艺学第一章
、第一章名词解释：1硼反常、2混合碱效应、3压制效应、4网络外体、5网络形成体、6网络中间体、7玻璃热历史2、广义或狭义的玻璃定义是什么？玻璃的通性有哪些？3、玻璃结构的两大主要学说的重点是什么？玻璃结构的特点是什么？4、查找资料，论述玻璃组成、结构、性能之间的关系。
5、试述普通硅酸盐玻璃中五种氧化物的作用。
1单纯含有B2O3和SiO2成分的熔体，由于它们的结构不同（前者是层状结构，后者是架状结构），因此难以形成均匀一致的熔体，是不可混溶的。
从高温冷却过程中，将各自富集成一个体系，形成互不溶解的两层玻璃（分相）。
当加入Na2O后，硼的结构发生变化通过Na2O提供的游离氧，由硼氧三角体[BO3]转变为硼氧四面体[BO4]，使硼的结构从层状结构向架状结构转变，为B2O3与SiO2形成均匀一致的玻璃创造条件。
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。
2当玻璃中含有一种碱性氧化物时，再向其中加入第二种碱性氧化物，玻璃的离子扩散，化学稳定性，电性，粘度等产生反常的现象。
通常称为混合碱效应（MAE效应）——————这相当于是玻璃中的双碱效应。
3在无碱的二元玻璃中,玻璃的电阻随RO含量增加而下降的现象4不单独形成玻璃,不参加网络,一般处于网络之外.5能单独形成玻璃,在玻璃中形成特有的网络体系.6一般不能生成玻璃,去做呀介于网络形成体与网络外体之间.7玻璃的热历史是玻璃在从高温冷却过程中,经过转变温度区域和退火温度区域的热经历,包括在此间的停留时间和降温速率。
二答：玻璃：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。
主要成份是二氧化硅。
广泛应用于建筑物，用来隔风却透光。
玻璃的通性有四点：1.各向同性.2.无固定熔点3.介稳性4.性质变化的连续性和可逆性。
三答: 玻璃结构的两大主要学说为晶子学说和无规则网络学说. 晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成,这些晶子不同于微晶,是带有点阵变形的有序排列区域,分散在无定形介质中,且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的,两者间并无明显界限. 晶子学说为X-射线结构分析数据所证实,玻璃的X-射线衍射图,一般发生宽的衍射峰,与相应晶体的强烈尖锐的衍射峰有明显的不同,但二者所处的位置是基本相同的.把晶体磨成细粉,颗粒度小于0.1微米时,其X-射线衍射图也发生一种宽广的衍射峰,与玻璃类似,且颗粒度越小,射峰的峰值宽度越大.学说重点强调了玻璃结构的近程有序性,不均匀性和不连续性. 无规则网络学说论点是像石英晶体一样,熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体,玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的,但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构.论据:瓦伦等人的X-射线衍射结果先后皆支持了这一学说. 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性,统计均匀性与无序性,可以解释玻璃的各向同性,内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等. 玻璃结构的特点是短程有序和长程无序,从宏观上看玻璃主要表现为无序,均匀和连续性,而从微观上看它又是有序,不均匀和不连续性.四答: 结构：原子或离子彼此以一定的方式组织起来。
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。
玻璃工艺学课件(3篇)
第1篇一、课程概述玻璃工艺学是一门研究玻璃材料的生产、加工和应用技术的学科。
它涉及玻璃的物理、化学、力学以及加工工艺等多个方面。
本课件旨在介绍玻璃的基本原理、生产工艺、加工技术以及应用领域，为学生提供系统的玻璃工艺学知识。
二、课程内容第一部分：玻璃的基本原理1. 玻璃的定义与分类- 定义：玻璃是一种非晶态固体，由熔融的硅酸盐、氧化物或金属氧化物冷却固化而成。
- 分类：按成分分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等；按用途分为建筑玻璃、光学玻璃、器皿玻璃等。
2. 玻璃的物理性质- 热稳定性：玻璃具有较好的热稳定性，但温差过大时易破裂。
- 透明度：玻璃具有较高的透明度，但颜色、成分等因素会影响其透明度。
- 机械强度：玻璃的机械强度较低，但通过加工可提高其强度。
3. 玻璃的化学性质- 化学稳定性：玻璃具有良好的化学稳定性，不易与酸、碱反应。
- 玻璃的腐蚀：玻璃在特定条件下会被腐蚀，如硫酸、硝酸等。
第二部分：玻璃的生产工艺1. 玻璃的原料- 硅砂：提供硅元素，是玻璃生产的主要原料。
- 石灰石：提供钙元素，用于降低玻璃的熔点。
- 长石：提供铝、钠、钾等元素，调节玻璃的性质。
2. 玻璃的生产过程- 熔制：将原料在高温下熔融，形成玻璃液。
- 熔化：将玻璃液在高温下加热，使其达到熔融状态。
- 拉制：将熔融的玻璃液拉成细长的玻璃棒。
- 烧结：将玻璃棒在高温下烧结，形成玻璃板。
3. 玻璃的冷却- 快速冷却：通过水冷或风冷，使玻璃迅速固化，减少内应力。
- 缓慢冷却：通过自然冷却或缓慢加热，使玻璃均匀冷却，减少内应力。
第三部分：玻璃的加工技术1. 切割- 机械切割：使用切割机将玻璃切割成所需尺寸。
- 热切割：使用火焰或激光将玻璃切割成所需尺寸。
2. 磨光- 机械化磨光：使用磨光机将玻璃表面磨光。
- 手工磨光：使用砂轮、磨棒等工具手工磨光。
3. 抛光- 机械化抛光：使用抛光机将玻璃表面抛光。
- 手工抛光：使用抛光布、抛光膏等工具手工抛光。
玻璃工艺学
硼氧反常：纯B2O3玻璃中加入Na2O ，各种物理性质出现极值的现象。
硼反常：在钠硅玻璃中加入氧化硼时，性质变化曲线出现极值的现象。
玻璃：玻璃是一种具有无规则结构的非晶固体，其原子不象晶体在空间作长程有序的排列，而近似于液体具有短程有序长程无序的排列。
积聚作用：和非桥氧发生结合中与多余电荷的作用解聚作用：提供多余的氧原子，使原有的桥氧变成非桥氧，使硅氧网络发生断裂网络外体氧化物：不能单独生成玻璃，不参加网络体，处于网络之外。
若是“游离氧”的提供者，起断网作用；若是断键的积聚者，起积聚作用。
网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系。
起骨架作用。
网络中间体氧化物：不能单独生成玻璃，作用介于网络生成体氧化物与网络外体氧化物之间。
当配位数≥6时，处于网络之外，作用与网络外体氧化物相似；当配位数为4时，能参加网络，起补网作用。
玻璃的热历史：指玻璃从高温液态冷却，通过转变温区和退火温区的经历。
玻璃的通性：1.各向同性2.亚稳性3.无固定熔点4.性质变化的连续性5.性质变化的可逆性为什么有亚稳性？1.玻璃由熔体急剧冷却得到，由于冷却速度快，粘度急剧增大，质点来不及作有规则的排列。
系统内能不是处于最低值，而是处于亚稳态。
（热力学观点看，玻璃态不稳定）2.常温下，玻璃粘度远远大于析晶粘度，玻璃析晶必须克服很大的析晶势垒，玻璃结晶速度非常小，即析晶可能性很小，因此常温下玻璃能够稳定存在。
（动力学观点看，玻璃态稳定）为什么无固定熔点？1.物质由熔体向固态玻璃转变时，随着温度降低，熔体的粘度逐渐增大，最后形成固态玻璃，此凝固过程中，相应温度变化范围宽。
2.在此温度变化范围内，始终没有结晶，即没有新晶相形成而产生突变，形成熔点。
玻璃的结构：指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度及它们彼此间的结合状态。
主要的玻璃结构学说：晶子学说、无规则网络学说、凝胶学说、五角对称学说、高分子学说一．晶子学说：晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成, 这些晶子不同于微晶, 是带有点阵变形的有序排列区域, 分散在无定形介质中, 且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的, 两者间并无明显界限。
普通硅酸盐工艺学
玻璃自问世以来，在长达数千年的历史进程中一直在变
化、发展着，从而达到今天这个状况：
4、交形点——相当于粘度为1010--1011帕· 秒的温度范围。
5、软化温度(Tf）——它与玻璃的密度和表面张力有关。相当 于3×106-1.5×107帕· 秒之间的温度。密度为2.5左右的玻璃相 当于粘度为10 6.6帕· 秒时的温度
6、操作范围——相当于成型玻璃表面的温度范围。T上限指准 备成形操作的温度，相当于粘度为102-103帕秒(103—104泊)的 温度。T下限指相当于成形时能保特制品形状的温度，相当于 粘度＞ 105帕秒的温度。操作范围的粘度一般为103-10 6.6帕秒。
二、介稳性 三、无固定熔点
四、性质变化的连续性与可逆性
硅酸盐工艺学
第二节 玻璃结构的假说
一、玻璃的结构 １晶子学说：强调玻璃的近程有序性。
２无规则网络学说：玻璃结构的连续性、
统计均匀性和无序性。
玻璃结构的特点：短程有序，长程无序。
第三节 玻璃的粘度
一、粘度的定义
指面积为S的两平行液层，以一定的速度梯度
硅酸盐工艺学
二、影响表面张力的因素
1. 组成：各种氧化物对玻璃的表面张力有不同的影响 如Al2O3 、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。Cr2O3 、V2O3 用量不多时也能降低表面张 力。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。
玻璃工艺学第1章
三、P2O5玻璃 1.结构特征 （1）结构单元 [PO4] P-O-P键角140° （2） [PO4] 中有一个带双键的氧，是结构的不对称 中心 （3）层状结构，层间为范德华力 2. P2O5玻璃性质 粘度小、吸湿性强、化稳性差 无实用价值 P
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Si原子SP3杂化后与 O原子SP杂化后键合 Si-O-Si键含
（2）硅氧四面体特性 Si原子四个杂化轨道与四面体构型一致 • 四个Si-O键中键成分相同 • Si-O键是极性共价键 （52%） • Si-O-Si键角120°~ 180° Si-Si距离可变（结构无序原因） • 无极性 • 键强较大 (106千卡/摩尔) • 四面体间以顶角相连
（六）硅酸盐玻璃结构 一、碱硅酸盐系统 1.结构 （1）多种阴离子团共存 （2）R+处于网络空隙，平衡电荷
2.性质 较石英玻璃变差（结构完整性、对称性被破坏） 无实用价值 二、钠钙硅系统 性质比碱硅系统明显变好。
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Ca2+的积聚作用使网络加强
第一章
玻璃结构与组成
（一）玻璃态物质的特性 (property) 1.各向同性(isotropy)
质点无序排列而呈统计均匀结构的外在表现
2.亚稳性(metastability)
所有玻璃都有析晶倾向
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3.无固定熔点(unfixed melting point) 4.可逆性(reversibility)
玻璃工艺学
玻璃制品的生产-平板玻璃
能满足上述要求的金属有镓、铟、锡三种。其中锡的价 格便宜，高温下与玻璃反应最小，没有毒性，因而被选 作浮抛介质。纯净的锡液基本不会污染玻璃，玻璃同锡 液相互不浸润。一般锡液的纯度要求在99.9%以上。
引入三氧化二硼的原料有硼酸、硼砂、含 硼矿物。 硼反常现象 引入氧化铝的原料有长石、粘土、蜡石、 氧化铝、氢氧化铝等。 引入P2O5的原料有磷酸铝，磷酸钠，磷酸 二氢铵，磷酸钙，骨灰等。
引入Na2O的氧化物有纯碱、芒硝、氢氧 化钠、硝酸钠等 引入氧化钾的原料有钾碱、硝酸钾 引入锂的原料为碳酸锂和含锂矿物 CaO是通过方解石、石灰石、白垩、沉淀 碳酸钙等原料引进的。 引入氧化镁的原料有白云石，菱镁矿 引入氧化钡的原料有硫酸钡、碳酸钡
辅助原料有澄清剂、着色剂、脱色剂、乳 浊剂、助溶剂、氧化还原剂 用量少，必要 除了主要原料和辅助原料外，玻璃配料中 还需要碎玻璃，它可以加速玻璃的熔制过 程，降低玻璃熔制过程的热量消耗，降低 玻璃生产成本。
玻璃工艺学基础-玻璃体的缺陷
玻璃体缺陷主要有气泡、结石、条纹和节 瘤 三线小玻璃中常见。
玻璃的着色和脱色
玻璃脱色也就是除铁，在玻璃生产中，由 于种种原因总会有少量的铁进入到玻璃熔 体中，使玻璃产生不良的黄绿色，降低了 玻璃的同名度和白度，影响玻璃品质，因 此必须对玻璃进行脱色。
颜色的表示方法
人眼----红锥、绿锥、蓝锥 CIE系统 R、G、B三色系统 XYZ系统 X-Y颜色图
玻璃的光学性质-反射
当光透射到玻璃时，一般产生反射、透过 和吸收。 从玻璃表面反射出去的光强与入射光强之 比称为反射率 当入射叫为90°时，
R=(n-1/n+1)2 n为玻璃的折射率 n=C/V C、V分别是光在真空和玻璃中的传播速度
硅酸盐工艺学(玻璃)
O/Si比较大， R2O含量高，半径小的碱金属离子粘度大
——四面体接近岛状结构，碱金属离子起积聚作用
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O/Si比较小， R2O含量低，半径小的碱金属离子粘度小
——半径小的离子极化作用强，削弱Si-O键 碱土金属氧化物与R2O类似，可降低粘度（高温断键作用）
碱土金属氧化物低温下增加粘度（低温积聚作用）
度越高
存在硼反常和铝反常 基本规律
SiO2>B2O3>(MgO、ZnO、BaO)>Al2O3>Fe2O3>K2O>Na2O>PbO
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② 玻璃的脆性
概念：负荷超过极限强度，玻璃立即破裂的特性 ——破坏时内部质点不能产生相应流动，松弛速度 慢是脆性的主要原因 影响因素 均匀淬火玻璃低于退火玻璃
V ρ m
m：取决于构成玻璃的原子的质量 v：原子的堆积紧密程度和配位数 （2）密度的主要影响因素 ① 化学组成
RO、R2O，R离子半径↑，密度↑——m增大
R（Li+、Mg2+）离子半径小，填充网络空隙，提高紧密度
——V不变，m增大
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R（K+、Ba2+、La）离子半径大，进入网络间隙，降低紧密度 ——m增大占主导作用 氧化物配位数变化→网络紧密度变化→玻璃密度变化 网络形成体越紧密，密度增大：[BO3]→[BO4]、V减小
积聚作用或参与网络ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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无规则网络学说强调玻璃结构的连续性、统计均匀性 及无序性
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4、玻璃的生产原料
（1）网络形成体 （2）网络改变体 （3）网络中间体
钠钙硅酸盐玻璃：SiO2、Na2O、CaO、MgO、Al2O3
玻璃生产工艺过程,玻璃的成分与特性
玻璃生产工艺过程| 玻璃的成分与特性什么是玻璃？玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物（如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等）为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。
它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。
普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。
广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。
另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。
有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作有机玻璃。
玻璃生产工艺过程：1、原料破碎：将上述原料破碎成粉；2、称量：按计划配料单称取一定量的各种粉料；3、混合：将称好的粉料混合、搅拌成配合料(有色玻璃同时加入着色剂)；4、熔化：将配合料送入玻璃熔窑，在1700度下熔化成玻璃液，生成的物质不是晶体，而是一种无定型的玻璃态物质；5、成型：将玻璃液用相应的成型装置制成平板玻璃、瓶罐、器皿、灯泡、玻璃管、荧光屏......6、退火：将成型的各种玻璃制品送入退火窑进行退火，平衡应力，防止自破自裂。
7、检验，包装。
玻璃的成分：玻璃通常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。
非氧化物玻璃品种和数量很少，主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。
硫系玻璃的阴离子多为硫、硒、碲等，可截止短波长光线而通过黄、红光，以及近、远红外光，其电阻低，具有开关与记忆特性。
卤化物玻璃的折射率低，色散低，多用作光学玻璃。
氧化物玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。
硅酸盐玻璃指基本成分为SiO2的玻璃，其品种多，用途广。
通常按玻璃中SiO2以及碱金属、碱土金属氧化物的不同含量，又分为：①石英玻璃。
SiO2含量大于99.5%，热膨胀系数低，耐高温，化学稳定性好，透紫外光和红外光，熔制温度高、粘度大，成型较难。
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列别捷夫主要论点：
玻璃是由无数“晶子”所组成，晶子 是具有晶格变形的有序排列的区域， 分散在无定形的介质中，从“晶子” 部分到无定形部分是逐步过渡的，两 者之间没有明显的界限。晶子的化学 性质取决于玻璃的化学组成
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结束
主要的玻璃结构学说之晶子学说
• I-O键具有一定的共价性，但离子性起主要 作用单键能在60∼80千卡，配位数一般为6 ，夺取“游离氧”后配位数变为4
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3）玻璃中各种氧化物的作用 碱金属氧化物：Na2O、K2O、Li2O 碱土金属氧化物：CaO、MgO、PbO
三价金属氧化物：Al2O3 四价金属氧化物：TiO2
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实验证据： 成分递变的钠硅双组分玻璃的X射线散
射强度曲线 结晶氧化硅和玻璃态氧化硅在3~26m
的波长范围内的红外反射光谱 钠硅双组分玻璃系统的原始玻璃态和析
晶态的红外反射和吸收光谱
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主要的玻璃结构学说之晶子学说
• 成功之处：玻璃的结构特征是微均 匀性以及近程有序 • 未解决的问题：晶子的大小、含量 和化学组成等未得到理论确定
• M–O键是离子键。阳离子M有两种类型：一 是M–O单键能较小（60千卡），阳离子M 的电场强度小（如碱金属离子、碱土金属离 子等）；二是M–O单键能较大（60千卡） ，阳离子M的电场强度大（如Th4+、In3+、 等）配位数6
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中间体氧化物（ I代表中间体阳离子） ：
• 不能单独生成玻璃，作用介于网络生成体氧 化物与网络外体氧化物之间。当配位数≥6时 ，处于网络之外，作用与网络外体氧化物相 似；当配位数为4时，能参加网络，起补网 作用
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1.1.5玻璃的热历史
1)玻璃的热历史定义： 玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却， 通过转变温区和退火温区的经历。
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玻璃结构中氧化物的分类举例
• 网络生成体氧化物：SiO2 、B2O3 、P2 O5等
• 网络外体氧化物：R2O、RO等 • 中间体氧化物：BeO、MgO、
ZnO 、Al2O3、Ga2O3、TiO2等
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2）玻璃结构中阳离子作用、配位、键性
网络生成体氧化物（F代表网络生成 阳离子）：
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1.1.2玻璃的结构学说
玻璃的结构
玻璃的结构是指玻璃中质点在空 间的几何配置、有序程度及它们 彼此间的结合状态
玻璃的结构学说
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。
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主要的玻璃结构学说是：
晶子学说 无规则网络玻璃结构学说之晶子学说
实验证据： 瓦伦对玻璃的X射线衍射光谱的一系
列研究结果，石英玻璃、方石英和硅胶 的X射线衍射光谱的对比；用傅立叶分 析法和物质的晶体结构数据得到近距离 内原子排列的图形，从而得到玻璃结构 有序部分距离在1.0~1.2nm附近
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主要的玻璃结构学说之无规则网络学说
• 成功之处：玻璃的结构特征是玻璃中的离子 与多面体相互间排列的均匀性、连续性以及 无序性
第一章玻璃的物理化学特性
学习要点： • 玻璃的结构 • 玻璃的生成规律 • 熔体与玻璃体的相变 • 玻璃的性质的总结
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1.1玻璃的结构
讨论的问题： • 玻璃的通性 • 玻璃的结构学说 • 几种常见的玻璃结构 • 玻璃的热历史 • 玻璃结构、成分和性能的关系
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1.1.1玻璃的通性
• 未解决的问题：玻璃的结构中微不均匀、不 连续性和近程有序等问题无法解释。
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发展中的晶子学说和无规则网络学说
无规则网络派：阳离子在玻璃结构网络 中所处的位置不是任意的，而是有一 定配位关系。多面体的排列也有一定 的规律，并且在玻璃中可能不止存在 一种网络。因此承认了玻璃结构的近 程有序和微不均匀性。
1)玻璃的定义
玻璃是一种具有无规则结构的非 晶固体，其原子不象晶体在空间作长 程有序的排列，而近似于液体具有短 程有序长程无序的排列。
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1.1.1玻璃的通性
2)玻 璃 的 通 性
各向同性 亚稳性 无固定熔点
熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性
熔融态向玻璃态转化时物理、 化学性质随温度变化的连续性
能单独生成玻璃，在玻璃中能形成各 自特有的网络体系。起骨架作用
F–O键是共价、离子混合键，F–O单 键能较大（80千卡）
阳离子F的配位数是3或4，配位多面 体[F O4]或[F O3]一般以顶角相连
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网络外体氧化物（M代表网络外体阳离子） ：
• 不能单独生成玻璃，不参加网络体，处于网 络之外。若是“游离氧”的提供者（即阳离 子的电场强度较小），起断网作用；若是断 键的积聚者，起积聚作用
晶子学派：玻璃是具有近程有序（晶子） 区域的无定形物质
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1.1.3几种常见的玻璃结构
1)硅酸盐玻璃的结构、成因和性质：
石英玻璃结构:由硅氧四面体[SiO4]为结构单元硅 氧四面体以顶角相连形成三维的无规则架状结构
结 性构 质成 ：架因状：结Si构-O和-SSii键-O角的变单化键范能围大大 硅 高氧 温四 粘面度体大排，列热成 膨三 胀维 系的 数无 小规 ，则 密架度状大结；构机械强 度高，耐热性、介电性能和化学稳定性好
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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
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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。
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主要的玻璃结构学说之无规则网络学说
2) 无规则网络学说（1932年德国学者扎哈里阿森） 扎哈里阿森认为：
凡是成为玻璃态的物质与相应的晶体 结构一样，也是由一个三度空间网络所构 成。这种网络是离子多面体（四面体或三 角体）构筑起来的。玻璃中结构多面体的 重复没有规律。
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主要的玻璃结构学说之无规则网络学说