玻璃退火过程介绍

（3）不可逆转的结构差和可逆转的结构差
在退火阶段（＜1014.5ρ)，玻璃经结构调整减小了结构差（长度差，密度差和热膨胀系数差），趋向于密实化。玻璃的各部在经历的时间， （弹塑性体）、 （弹塑性初态）、 （亚刚体）和 （三者之和）上说，是有差别的。 ，尤其是 较大的单位，相应的密度高，长度短和热膨胀率低。与 ， 较小的部位之间产生了结构差，冷至刚体被固定而不可逆转，形成了永久应力即是结构应力，绝无第二种应力可言。
[1]退火阶段（1011～1014.5ρ，595～516.05 ℃）和后续退火阶段（1014.5～10∞ρ，516.05～30 ℃）
玻璃作结构调整，减小由温差产生的结构差，使冷至刚体时，被固定的、不可逆转的结构差所致的永久应力，符合制品的规定值。历经了最佳、次佳和最次三种退火状态。分别与弹塑性体、弹性体初态和亚刚体的三种物理特性相对应。
冷却过程中，玻璃的黏度呈指数剧增。然而，玻璃的物理特性却是呈现出连续、渐变的规律，总共历经了六个物理特性阶段[1]：
（1）自由流动的熔体
η＝101.88～105ρ，1 500～918.30 ℃[2]Δt＝581.70℃
文献依据：“＜105ρ时，玻璃液能作自由流动；拉薄开始于105.25ρ，893.86 ℃”。
①最佳退火状态（弹塑性体）
温差所致的结构差是玻璃冷至弹塑性体时产生的。并不是冷至弹性体初态的终点，于～1013ρ才产生的。高温下，玻璃的黏度较低，结构基团位移活度大，在均匀的温度场作“顺向位移”结构调整容易进行，减小结构差的效果最好，使制品中残留的永久应力更小之贡献最大。玻璃在弹塑性体阶段处于最佳退火状态。
②次佳退火状态（弹性体初态）
结构基团位移→分子位移。黏度剧增使位移活度锐减，减小结构差的调整明显削弱。玻璃在弹性体初态阶段处于次佳退火状态。
③最次退火状态（亚刚体）
分子位移。位移活度几近衰竭，结构调整近乎停顿，减小结构差的功效甚微。玻璃在亚刚体阶段处于最次退火状态。这时，≥1014.5ρ位移终止，结构调整停顿，广义的应力松弛现象随位移和微分变形的消失而湮灭。剩余的结构差被残留而不可逆转，永久应力被固定，只有分子震动，是单纯的应力与应变成正比关系的刚体。
Hale Waihona Puke 玻璃退火过程介绍 玻璃退火是一个创建匀热和结构调整所需的、均匀的温度场，减小各部之间的结构差，使冷至刚体被固定的、不可逆转的结构差所致的永久应力减至制品的规定值，是在此后的冷却中，控制可逆转的结构差所致的、随温度均一而消失的暂时应力，防止玻璃炸裂的热处理过程。
在此之前，我们仍然可以借用CNUD公司的经验公式，初算LA、B，再使用相关的关系式来确定LA，分割LA、B并求出Ln和L值：
h0＝Δ÷[17.8836a2]（CNUD） （3）
＝ΔtA、B÷h0 （4）
LAB＝υ?τ （5）
LA＝0.4LA、B（再按GA≤≥GB作调整而确定） （6）
玻璃退火的起始黏度以不使制品发生变形为准。这是由高温高效退火理论决定的。就浮法玻璃而言是101082～1011ρ，600～595 ℃。一般的玻璃制品约为～1011ρ。薄壁制品是≥1012ρ，属于特例。
玻璃退火是作用于温度调节，控制其热应力演绎的热处理过程。以冷至刚体，1014.5ρ为界，分为两个退火阶段和四个退火状态：
（6）完全弹性体（刚体）（a＝Δ＋Δ’）
黏度大于1014.5 ρ，516.05 ℃至常温，Δt＝486.05℃
分子震动。是“应力与应变成正比”关系的刚体。
位移终止（b＝0），结构调整停顿，微分变形消失（c＝0），b和c皆回归于a中。广义的应力松弛现象消失。～1014.5ρ，不可逆转的结构差Δ所致的永久应力被固定，且与此后的降温史无关。a＝Δ；≥1014.5ρ，温差只产生可逆转的结构差Δ’所致的、随温度均一而消失的暂时应力。消失之前，两种应力在矢量重合部位互相叠加。当单种应力或叠加应力超过玻璃的抗拉强度时，玻璃会炸裂。a＝Δ＋Δ’；温度均一时，只残留由Δ所致的永久应力。
在后续退火阶段（≥1014.5ρ），玻璃已呈刚体，位移终止，结构调整停顿，密实化过程结束，是单纯的应力与应变成正比的关系。温差只产生可逆转的结构差，由此形成了暂时应力。
（4）永久应力成因
应力松弛只是表征“位移和微分变形”活度状况的宏观现象，不能把现象当作永久应力成因之本质。玻璃具有极高的黏度和热的不良导体特性，温降时，各部之间存在着温差，也必然会有
[a]＝[Δ]＋[Δ’]＝Δρ＋σmρ＋Δt＋σm （1）
温度均一时，只残留永久应力：
[a] ＝[Δ]＝Δρ＋σmρ （2）
浮法玻璃带属于薄板体系，控制其横向温度，减小平面位置上的结构差尤为重要。就炸裂而言，永久平面应力σmρ和暂时平面应力σmT，比厚度方向上的永久应力Δρ和暂时应力ΔT，具有更大的危险性。
（3）弹塑性体（a―b―c＝0, 或a－b＝c, a＝b＋c）
η＝109～1012ρ，662.84～568.29 ℃，Δt＝94.55 ℃
上世纪50年代，钢筋混凝土的弹塑性理论是结构力学上的一大进展。玻璃在109～1012ρ时，失去塑性却有自重变形[3]，温差产生了结构差必然有热应力却测不出来的，狭义的应力松弛现象：“位移减小的结构差b加上微分变形而隐含着的结构差c，等于由温差所致的结构差a”，是玻璃处于弹塑性体阶段特性之表征――热应力被消散了。微观是结构基团位移活跃，有助于结构调整速，减小结构差明显；微分变形容易，它是由剩余的结构差c所致的热应力引进的。变形而使该热应力作暂时性的吸收。然而，微分变形是不可能减小结构差的。有结构差必然有热应力。C的存在证明了热应力并未消失。玻璃极高的黏度和热的不良导体特性，决定了冷却极其缓慢也来不及作完善的结构调整。所以，必然会有微分变形。
利用新的、正确的玻璃退火理论和生产经验，
以及实验室和半工业性试验（物理的和数字的模拟试验），作热工测定来检验和校正试验的边界条件，使实验结果逼近于生产实际。由此可推得可靠的和精确的计算方法，并完成计算机的编程。
由此可以断定：“A是重要退火区，B是继续退火阶段与后续退火阶段的连接区”。那么，玻璃带在各区的冷却速度Gn(℃/min)，必然以GA为基准参数。并且，应该是GA≤GB才正确合理。所以，玻璃带在A、B和C区的冷却速度必然是：“慢?慢?快”的关系。
（2）Gn与GA关系
除两个过渡区之外，尽管Gn有较为宽广的调节范围。不过，我们应该找到Gn对GA的最佳比例关系，以获得能充分发挥各区功能之最佳的区长Ln，最终确定退火窑的总长度L。
弹塑性湮灭之时，必然是弹性之开始。
（5）过渡为完全弹塑性体（亚刚体）（a－b－c＝Δ）
η＝1013～1014.5ρ，545.28～516.05℃，Δt＝29.23℃
分子位移。位移和微分变形尚未消
失殆尽，广义的应力松弛现象依然存在。b和c已小到微不足道而Δ猛增。减小结构差甚微，结构调整已极为困难，这是玻璃处于亚刚体阶段的特征。
（1）以A区为“重心”
玻璃带在A区（600～550 ℃，1010.82～1012.78ρ，ΔtA＝50 ℃），大部分处于弹塑性体阶段（1010.82～1012ρ，600～568.29 ℃，Δta＝31.71 ℃），小部分处于弹性体初态阶段（1012～1012.78ρ，568.29～550 ℃，Δta2=18.29℃）。最佳退火状态占了100%，次佳退火状态占了79.49%，二者占了退火阶段温阶的59.56% Δt1（Δt1＝600－516.05＝83.95 ℃）；在B区（550～480 ℃，1012.18～1016.83ρ，ΔtB＝70 ℃），跨越三个特性阶段：弹性体初态瞬息而过（1012.78～1013ρ，550～545.28 ℃，Δtb1=4.72 ℃）,刚亚体走了全过程（1013～1014.5ρ，545.28～516.05 ℃，Δtb2=29.23 ℃），刚体历经了一段较长的温阶（1014.5～1016.83ρ，516.05～480 ℃，Δtb3=36.05 ℃）。次佳退火状态占了20.51%，最次退火状态占了100%，二者占了退火阶段温阶的40.44% Δt1，并且，是对处于该温阶的低温段。后续退火状态占了B区温阶的51.50% ΔtB。
（2）高黏滞塑性体
η＝105～109ρ，918.30～662.84℃，Δt＝255.46 ℃
“受外力而变形，撤除外力却不能恢复原形”谓之塑性。文献依据： “106ρ，829.93 ℃是可塑性的中间状态；106.5ρ，793.72 ℃是最佳拉薄；106.75ρ，777.19 ℃是拉薄下限”。塑性随黏度剧增而锐减，冷至109ρ时，玻璃变硬而使其塑性消失。
（5）A是重要退火区
不作任何的界定解释就称：“A是预退火区，B是重要退火区”。这在学术上是不允许的。
似退火，又非退火的“预退火区”是一个错误的称谓。理论和生产实际都能证明，“不存在所谓的预退火区。A是重要退火区，B只是继续退火阶段与后续退火阶段的连接区”。
从“六个物理特性阶段、两个退火阶段和四种退火状态”，得到了浮法玻璃退火窑设计的技术路线，要点有如下四条：
应该澄清的概念有五个：
（1）是结构调整，不是结构转变
以SiO2和Al2O3为骨架的网络离子，其余的氧化物是网络外离子的玻璃结构，早已在玻璃液产生时形成了。此后的冷却过程中，若无析晶产生新相，就不存在结构转变。冷至刚体，只是减小结构差，趋于密实化的结构调整过程。
（2） 是渐变，不是突变
“105ρ是自由流动黏度”；“自Tg(1013ρ)温度以一定的速度冷却时，玻璃从黏滞塑性体逐渐地转化为弹性体”[4]。传统观点在描述上尽管是承认“渐变”，却讲不出渐变的各个阶段。在理论上则似乎只有“熔体→黏滞塑性体→弹性体”三个物理特性阶段之“突变说”，不符合玻璃物理特性之渐变规律。玻璃退火不能从塑性体开始，此乃常识。那么，只用弹性体一个特性阶段，既找不到玻璃退火的起始黏度，也无法阐明玻璃退火机理。事实已经证明是如此之现状。理论与实际矛盾突出。