玻璃性质特点

1. 理论强度Academic intensity

理论强度是指，从不同理论角度来分析材料所能承受的最大应力或分离原子（离子或分子）所需的最小应力。其值取决于原子间的键强度。但这只适用于不存在缺陷的情况。

玻璃的理论强度可通过不同方式来计算，其值大致为1010~1.5X1010Pa。

2. 原始强度Original intensity

原始强度是玻璃制品刚刚制成时的机械强度。由于这时玻璃是新鲜的，表面存在的微裂纹和机械擦

伤最少，因此强度要比放置一段时间后的强度高。

3. 实际强度Actual intensity

玻璃的实际强度是指玻璃在实际应用过程中的机械强度。实际强度要比理论强度低得多，一般为理论强度的1/300~1/200。这是因为玻璃的实际强度不仅与化学键强度有关，还与玻璃的脆性、玻璃表面的微裂纹、内部的不均匀及缺陷的存在造成应力集中有关。其中表面微裂纹对强度的影响最重。

4. 微裂纹Micro-cracks

A. A. Griffieth提出玻璃表面存在着许多微小的裂纹，这些微裂纹是造成玻璃强度远低于理论强度的主要原因。微裂纹的产生原因可归纳为结构缺陷、表面反应和机械损伤。微裂纹在显微镜下可以看到，一般宽10~20nm，深不小于100nm。微裂纹在制品受热或负载作用，受水汽及化学作用时，会向纵深发展，

从而加剧制品破裂，使强度显著下降。

5. 弹性Elasticity

材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后能恢复原来形状的性质称为弹性。在Tg温度以下，玻璃基本是服从虎克定律的弹性体。玻璃的弹性指标主要是指弹性模量E（即杨氏模量）、剪切模量G、泊松

比μ、体积压缩模量K。

6. 塑性Flexibility

材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后不能或只能部分恢复原来形状的性质称为塑性。

7. 硬度Rigidity

硬度可以理解为玻璃抵挡另一种固体材料深入其内部的能力。玻璃的硬度在莫氏硬度5~7之间。硬度的大小主要受Na2O、K2O、PbO等影响，玻璃组成中加入这些氧化物时，会显著降低硬度，因而凡碱性氧化物含量较高的玻璃硬度就较低，高铅硅酸盐玻璃的硬度更低。当引入SiO2、ZrO2、B2O3等都会显著提高玻璃的硬度，各种氧化物组成对玻璃硬度的影响次序为K+

Ba2+

8. 脆性Brittleness

脆性是指当负载超过玻璃极限强度时立即破裂的性质。脆性与玻璃的组成和热处理程度有关。提高玻璃强度是改善脆性的最好途径，此外在玻璃组成中适量引入离子半径小的氧化物如Li2O、BaO、MgO、

B2O3等都可以改善其脆性。

9. 疲劳Tiredness

在常温下，玻璃的破坏强度随加荷速度或加荷时间而变化。加荷速度越大或加荷时间越长，其破坏强度就越小，短时间不会破坏的荷载，时间久了可能会破坏，这种现象称为玻璃的疲劳现象。通常测定时间延长10倍，强度将比在液氮温度（77K）下测得的强度低7%。

研究证明，玻璃的疲劳现象是由于在加荷作用下微裂纹的加深而致。

10. 永久应力Permanent stress

当玻璃在常温下，内外温度均衡后，即温度梯度消失后，在玻璃中仍然存在热应力，这种应力称为永久应力，也叫残余应力。它的产生是应变温度范围内应力豫弛的结果。

11. 暂时应力Temporary stress

温度低于应变点，处于弹性变形温度范围内的玻璃，在加热或冷却的过程中，即使加热或冷却的速度不是很大，玻璃的内层与外层也会形成一定的温度梯度，从而产生一定的热应力。这种热应力随着温度梯度的存在而存在，随着温度梯度的消失而消失，所以称为暂时应力。

12. 应力腐蚀Erosion caused by stress

玻璃在不超过其强度的的小荷载作用下，周围介质特别是水分进入裂纹尖端，加速与裂纹尖端的SiO2网络结构发生反应，使网络结构破坏，导致裂纹的延伸，降低玻璃的强度，这种现象就叫应力腐蚀。

参见“疲劳”。

13. 宏观应力Macroscopically stress

由玻璃的宏观缺陷，如固体夹杂物（结石）、气体夹杂物（气泡）、化学不均匀（玻筋），引起的

内应力称为宏观应力。

14. 微观应力Microcosmic stress

由玻璃的微观缺陷，如点缺陷、局部析晶、晶界等，引起的内应力称为微观应力。

15. 应力豫弛Stress relaxation

由于玻璃的温度在应变点以上时具有粘弹性，质点的热运动能力较大，玻璃内部结构基团间可以产生位移和变形，使温度梯度所产生的热应力得以消失，这个过程称为应力豫弛，也叫应力松弛。这时玻璃

内部虽然存在温度梯度但不存在应力。

16. 热历史Thermal history

玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退火温度区域时的经历，包括在该温

度区域内停留的时间和冷却速度等。

玻璃的物理化学性质不仅取决于玻璃的成分，而且在很大程度上取决于它的热历史。对于相同的玻璃成分而言，不同的热历史会使玻璃具有不同的结构状态，从而影响到玻璃的许多性质。

17. 热膨胀系数Coefficient of thermal expansion

热膨胀系数分为线性热膨胀系数和体膨胀系数。

线性热膨胀系数是指当物体升高1℃时，在其原有长度上所增加的长度。一般用在某一段温度范围内的线性热膨胀系数来表示。设玻璃被加热时，温度从t1上升到t2，同时它的长度从L1增加到L2，则t1 ~t2

温度范围内的平均线性热膨胀系数α为：

α= （L2 - L1）/ [L1（t2 - t1）]