玻璃结构及性质(3_4)20101222
玻璃的基本性质
玻璃的基本性质玻璃网2009-8-27 20:12:41(一)表观密度:玻璃的表观密度与其化学成分有关，故变化很大。
而且随温度升高而减小。
普通硅酸盐玻璃的表观密度在常温下大约是2500kg/m3。
(二)力学性质:玻璃的力学性质决定于化学组成、制品形状、表面性质和加工方法。
凡含有未熔杂物、结石、节瘤或具有微细裂纹的制品，都会造成应力集中，从而急剧降低其机械强度。
在建筑中玻璃经常承受弯曲、拉伸、冲击和震动，很少受压，所以玻璃的力学性质的主要指标是抗拉强度和脆性指标。
玻璃的实际抗拉强度为30～60MPa。
普通玻璃的脆性指标(弹性模量与抗拉强度之比E／R拉)为1300～1500(橡胶为0.4～0.6)。
脆性指标越大，说明脆性越大。
(三)热物理性质:(1)玻璃的导热性很差，在常温时其导•热系数仅为铜的1／400，但随着温度的升高将增大。
另外，它还受玻璃的颜色和化学组成的影响．(2)玻璃的热膨胀性决定于化学组成及其纯度，纯度越高热膨胀系数越小。
(3)玻璃的热稳定性决定于玻璃在温度剧变时抵抗破裂的能力。
玻璃的热膨胀系数越小，其热稳定性越高。
玻璃制品越厚、体积越大，热稳定性越差。
因此须用热处理方法提高制品的热稳定性。
(四)化学稳定性:玻璃具有较高的化学稳定性，但长期遭受侵蚀性介质的腐蚀，也能导致变质和破坏。
(五)玻璃的光学性能:玻璃既能透过光线，又能反射光线和吸收光线，所以厚玻璃和多层重叠玻璃，往往是不易透光的：玻璃反射光能与投射光能之比称为反射系数。
反射系数的大小决定于反射面的光滑程度、折射率、投射光线入射角的大小、玻璃表面是否镀膜及膜层的种类等因素。
玻璃吸收光能与投射光能之比称为吸收系数；透射光能与投射光能之比称为透射系数。
反射系数、透射系数和吸收系数之和为l00％。
普通3mm厚的窗玻璃在太阳光垂直投射的情况下，反射系数为7%，吸收系数为8％．透射系数为85%。
将透过3mm厚标准透明玻璃的太阳辐射能量作为1.0，其它玻璃在同样条件下透过太阳辐射能的相对值称为遮蔽系数。
3-4.玻璃的结构
X＝ 每个多面体中非桥氧的平均数
Y＝ 每个多面体中桥氧的平均数
X Y Z X Y /2 R
X＝ R－ 2 Z Y＝ Z－ R 2 2
3. Y-结构参数。 玻璃的很多性质取决于Y值。Y<2 时硅酸盐玻璃 就不能构成三维网络，又称Y为结构参数。 在形成玻璃范围内： Y增大，网络紧密，强度增大，粘度增大，膨胀 系数降低，电导率下降。
33.3Na2O-66.7SiO2玻璃的红外反射光谱
•
2）马托西等 研究了结晶氧化 硅和玻璃态氧化 硅在3-26µm的波 长范围内的红外 反射光谱。结果 表明玻璃态氧化 硅和晶态石英的 反射光谱在 12.4µm处具有同 样的最大值,这种 现象可解释为反 射物质的结构相 同.
33.3Na2O-66.7SiO2玻璃的红外反射光谱
1373
220
(1)石英玻璃(SiO2) Z=4
X=2R-Z=2×2－4＝0 Y＝2Z-2R=2(4-2)=4 (2)Na2O.2SiO2 Z=4 R=(1+2×2)/2=5/2
R=O/Si=2
X=2R-Z=2×5/2பைடு நூலகம்4＝1
Y＝2(Z-R)=2(4－5/2)=3 (3) Na2O.SiO2(水玻璃) Z=4 X＝2 (4) 2Na2O.SiO2 Y＝2 Z＝4 R＝4 R＝3
典型玻璃的网络参数X，Y和R值 组成 SiO2 Na2O· 2SiO2 R 2 2.5 2 3 2.5 X 0 1 0 2 1 Y 4 3
瓦伦对玻璃的x衍射图
1) 玻璃的衍射峰与方石英的特征谱线重合， 这使得一些学者认为玻璃中存在极小的方石英的 晶体， 由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合， 而瓦伦认为石英玻璃和方石英中原子间距大致一 致，导致了石英玻璃和方石英的特征谱线重合， 峰值的存在并不说明晶体的存在。计算出石英玻 璃如有晶体，其晶体的尺寸也只有7.7A0，方石英 晶胞的尺寸为7.0A0，因此石英玻璃的晶子在此失 去意义。 2)石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍， 从而说明玻璃是一种密实体，结构中没有不连续 的离子或空隙。(此结构与晶子假说的微不均匀性 相矛盾。)
建筑材料分析之玻璃
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平板玻璃分类
•
按厚度可分为薄玻璃、厚玻璃、特厚玻璃；按表面状态可分
为普通平板玻璃、压花玻璃、磨光玻璃、浮法玻璃等。
• 普通平板玻璃即窗玻璃，一般指用有槽垂直引上、平拉、无槽垂 直引上及对辊法等工艺生产的平板玻璃。（根据国家标准<<普通平板 玻璃>>(GB11614-2009)的规定, 引拉法玻璃按其公称厚度,可分为2、3、 5、6六种规格。用于一般建筑、厂房、仓库等，也可用它加工成毛玻 璃、彩色釉面玻璃等,厚度在5毫米以上的可以作为生产磨光玻璃的毛 坯。 • • 常见的平板玻璃有磨光玻璃和浮法玻璃。（根据GB11614-1989 《浮法玻璃》标准浮法玻璃按厚度分为以下规格：2mm、3mm、4mm、 5mm、6mm、8mm、10mm、12mm、15mm、19mm。）是用普通平板玻璃经双 面磨光、抛光或采用浮法工艺生产的玻璃。一般用于民用建筑、商店、 饭店、办公大楼、机场、车站等建筑物的门窗、橱窗及制镜等，也可 用于加工制造钢化、夹层等安全玻璃。
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9、 热弯玻璃。由平 板玻璃加热软化在模具中成型， 再经退火制成的曲面玻 璃。 在一些高级装修中出现的频率 越来越高，需要预定，没有现 货。
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25
10、玻璃砖。玻璃砖 的制作工艺基本和平板玻璃一 样，不同的是成型方法。其中 间为干燥的空气。多用于装饰 性项目或者有保温要求的透光 造型之中。
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38
夹丝玻璃
夹丝玻璃也称防碎 玻璃或钢丝玻璃。它是由压 延法生产的，即在玻璃熔融 状态下将经预热处理的钢丝 或钢丝网压入玻璃中间，经 退火、切割而成。夹丝玻璃 表面可以是压花的或磨光的， 颜色可以制成无色透明或彩 色的。
夹丝玻璃的特点是安 全性和防火性好
玻璃(非晶无机非金属材料)
玻璃(非晶无机非金属材料)1：正文：玻璃（非晶无机非金属材料）一、定义玻璃是一种非晶无机非金属材料，其主要成分是二氧化硅（SiO2）和其他氧化物。
二、分类1. 按成分分：1.1 硅酸盐玻璃：主要成分是二氧化硅，如石英玻璃、硅酸盐岩玻璃等。
1.2 氧化物玻璃：主要成分是氧化物，如硼酸玻璃、碱金属玻璃等。
2. 按制备方式分：2.1 熔融法制备的玻璃：通过将原料熔化后冷却固化得到，如浮法玻璃、口吹玻璃等。
2.2 沉积法制备的玻璃：通过在基底上逐层沉积材料形成玻璃，如薄膜玻璃、光纤玻璃等。
三、性质1. 光学性质：玻璃具有透明性，可用于光学器件制作。
2. 物理性质：玻璃具有高硬度、高熔点和较小的热膨胀系数。
3. 化学性质：玻璃对酸和强碱一般具有较好的耐蚀性。
四、应用领域1. 建筑领域：玻璃用于建筑幕墙、窗户、墙面装饰等。
2. 光学仪器领域：玻璃用于制作望远镜、显微镜、眼镜等。
3. 医药领域：玻璃用于制作试管、药瓶等医疗器械。
4. 电子领域：玻璃用于制作显示器、光纤等电子元件。
5. 包装领域：玻璃用于制作酒瓶、保鲜瓶等包装容器。
附件：[可添加相关文献、研究报告等附件]法律名词及注释：1. 非晶无机非金属材料：指在宏观上呈无定形结构的无机非金属材料，如玻璃、陶瓷等。
2. 二氧化硅：化学式为SiO2，是一种无机化合物，广泛用于玻璃制造和材料工程领域。
3. 氧化物：指由氧原子和其他非金属元素组成的化合物，如氧化硼、氧化铝等。
2：正文：玻璃（非晶无机非金属材料）一、定义和概述玻璃是一种非晶无机非金属材料，主要成分是二氧化硅和其他氧化物。
它是一种无定形的固体，具有透明度和硬度较高的特点。
玻璃可以通过熔融法或沉积法制备，广泛应用于建筑、光学、电子等领域。
二、玻璃的分类1. 按成分分类：1.1 硅酸盐玻璃：主要成分是二氧化硅，常见的有石英玻璃、硅酸盐岩玻璃等。
1.2 氧化物玻璃：主要成分是氧化物，如硼酸玻璃、碱金属玻璃等。
玻璃的结构与性质课件
Δ= nF - nC
– 相对部分色散 γ= nD -1 nF - nC
3. 玻璃的反射、吸收与透过
• 玻璃的反射：与玻璃表面的光滑程度、光的入射角、
频率及玻璃的折射率有关
– 当入射角为90°时，
•
玻– 璃R—对反光射的率吸收与透过遵循兰比尔R =定律nn
+
1 1
2
• 式中 T—透光率 I—进入玻璃中的入射光强度 （扣除反射部分）
– 影响玻璃机械强度的主要因素： • 化学组成 – 提高抗张强度的顺序 CaO>B2O3>BaO>Al2O3>PbO> Na2O > (MgO, k2O) – 提高抗压强度的顺序 SiO2 > (Al2O3,MgO) > As2O5>B2O3 > PbO>CaO
• 玻璃中的缺陷
– 缺陷与玻璃的熔化过程密切相关
A=-1.4788Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936MgO-1.5183Al2O3+1.4550 B=-6039.7Na2O-1439.6K2O-3919.3CaO+6285.3MgO+2253.4Al2O3+5736.4 T0=-25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO+384.0MgO+294.4Al2O3+198.1
3.3.5玻璃的化学稳定性
1.玻璃表面的侵蚀机理 （1）水
第一步 离子交换过程
第二步S水i-O解-N过a+程+H+OH-பைடு நூலகம்
Si-OH+NaOH
第三步 Si-中OH和+H过OH程
玻璃的构成与性质研究
玻璃的构成与性质研究玻璃是一种无定形的固体材料，具有良好的透明度，化学惰性和高硬度等特性，因而广泛用于建筑、汽车、器皿等领域。
本文将从玻璃的构成和性质两个方面进行研究。
一、玻璃的构成玻璃是通过高温熔化硅酸盐等物质，然后迅速冷却而形成的。
它的组成主要包括氧、硅、钠、铝、钙等元素。
其中，硅是构成玻璃的主要成分，占比约为70%。
其他元素则用于稳定和改变玻璃的性质。
在玻璃的制备过程中，加入的不同元素会影响玻璃的特性。
例如，加入钠会使得玻璃的融点下降，但会降低其化学稳定性。
加入铝元素能够增强玻璃的硬度，但颜色会变为深绿色。
因此，在制备玻璃时，需要根据具体用途来选择不同的成分。
二、玻璃的性质1.透明度玻璃具有高度的透明度，能够使光线在其中传播而不发生散射。
这种特性使得玻璃成为一种优良的建筑材料。
2.硬度玻璃的硬度比一般的金属和塑料高，这是由于其分子间排列的有序性所致。
但是，玻璃的硬度并不是无限制的，长时间的震动和温度变化等因素都会导致其破裂。
3.化学稳定性由于玻璃成分中的氧元素具有较高的电负性，因此玻璃具有良好的化学稳定性。
但是，在一些强酸和强碱作用下，玻璃也会发生腐蚀。
4.导电性由于玻璃具有较高的电阻率，因此不具有导电性。
这也使得玻璃成为一种优良的绝缘材料。
5.折射率玻璃的折射率是指光通过玻璃时发生偏离的角度和入射角度之比。
玻璃的折射率与其成分和密度等因素有关，因此可以通过调节成分来控制玻璃的折射率。
综上所述，玻璃的构成和性质都与其用途密切相关。
在制备玻璃时，需要根据具体的使用场景来选择成分，同时也需要考虑其化学稳定性、透明度、硬度等性能。
未来，随着科学技术的不断发展，我们相信玻璃这种传统材料也会被赋予新的重要作用。
玻璃结构及性质
非晶态结构与性质内容提要熔体和玻璃体是物质另外两种聚集状态。
相对于晶体而言，熔体和玻璃体中质点排列具有不规则性，至少在长距离范围结构具有无序性，因此，这类材料属于非晶态材料。
从认识论角度看，本章将从晶体中质点的周期性规则形排列过渡到质点微观排列的非周期性、非规则性来认识非晶态材料的结构和性质。
熔体特指加热到较高温度才能液化的物质的液体，即较高熔点物质的液体。
熔体快速冷却则变成玻璃体。
因此，熔体和玻璃体是相互联系、性质相近的两种聚集状态，这两种聚集状态的研究对理解无机材料的形成和性质有着重要的作用。
传统玻璃的整个生产过程就是熔体和玻璃体的转化过程。
在其他无机材料（如陶瓷、耐火材料、水泥等）的生产过程中一般也都会出现一定数量的高温熔融相，常温下以玻璃相存在于各晶相之间，其含量及性质对这些材料的形成过程及制品性能都有重要影响。
如水泥行业，高温液相的性质（如粘度、表面张力）常常决定水泥烧成的难易程度和质量好坏。
陶瓷和耐火材料行业，它通常是强度和美观的有机结合，有时希望有较多的熔融相，而有时又希望熔融相含量较少，而更重要的是希望能控制熔体的粘度及表面张力等性质。
所有这些愿望，都必须在充分认识熔体结构和性质及其结构与性质之间的关系之后才能实现。
本章主要介绍熔体的结构及性质，玻璃的通性、玻璃的形成、玻璃的结构理论以及典型玻璃类型等内容，这些基本知识对控制无机材料的制造过程和改善无机材料性能具有重要的意义。
4.1 熔体的结构一、对熔体的一般认识自然界中，物质通常以气态、液态和固态三种聚集状态存在。
这些物质状态在空间的有限部分则称为气体、液体和固体。
固体又分为晶体和非晶体两种形式。
晶体的结构特点是质点在三维空间作规则排列，即远程有序；非晶体包括用熔体过冷而得到的传统玻璃和用非熔融法（如气相沉积、真空蒸发和溅射、离子注入等）所获得的新型玻璃，也称无定形体，其结构特点是近程有序，远程无序。
习惯上把高熔点物质的液体称为熔体（指熔点温度以上，具有一定流动性的液体），所以对于硅酸盐来说，它的液体一般称之为熔体。
玻璃的物理知识点总结
玻璃的物理知识点总结1. 玻璃的结构特点玻璃的结构特点是其非晶态结构。
在晶体结构中，原子或分子按照一定的规则排列，而在非晶体结构中，原子或分子的排列无序，没有明显的晶格结构。
这使得玻璃呈现出均匀、透明的外观，并且具有良好的光学性能。
玻璃的非晶态结构也使得其具有较高的抗拉强度和抗冲击性，是一种较为牢固的材料。
2. 玻璃的光学性质玻璃具有较好的透明性和折射性能。
在入射光线垂直于玻璃表面时，玻璃的折射率大约为1.5左右，这使得光线可以在玻璃内部进行传播，呈现出较好的透明性。
同时，玻璃的折射率变化范围较大，这也为制备各种光学器件提供了基础条件。
此外，玻璃还具有较好的光学均匀性和抗老化性能，可以长时间保持良好的光学性能。
3. 玻璃的热学性质玻璃在一定温度范围内呈现出较好的热稳定性。
一般情况下，玻璃的软化温度约为600-800摄氏度，而玻璃的熔化温度约为1000-1500摄氏度。
这使得玻璃可以在一定温度范围内进行加工和应用。
同时，玻璃的线膨胀系数较小，热膨胀性能较好，不易受温度变化的影响。
4. 玻璃的力学性质玻璃具有较高的硬度和抗拉强度。
一般情况下，玻璃的硬度在5-7摩氏硬度之间，这使得玻璃可以抵御一定程度的划伤和磨损。
同时，玻璃的抗拉强度和弯曲强度也较高，一般情况下可以承受较大的力学载荷。
综上所述，玻璃作为一种非晶体固体材料，具有一系列独特的物理性质和特点，这使得其在各个领域具有广泛的应用价值。
通过对玻璃结构的理解，可以更好地掌握玻璃的制备、加工和应用技术，为玻璃的进一步研究和开发提供了基础条件。
同时，玻璃的物理性质也为其在建筑、光学、仪器等领域的应用提供了理论支持和技术保障。
希望本文对于玻璃的物理知识有所帮助，欢迎批评指正。
玻璃的结构与性质
[SiO4]石英晶体结构以及所表达的石英玻璃、钠硅酸盐 玻璃晶子结构示意图
晶子学说的价值在于它第一次指出了玻璃中存 在微不均匀物，即玻璃中存在一定的有序区域，这对 于玻璃分相、晶化等本质的理解有重要价值。
无规则网络学说
查氏把离子结晶化学原则和晶体结构知识推演到玻璃态 物质，描述了离子—共价键的化合物，如熔融石英、硅酸盐 和硼酸盐玻璃。 核心观点：
3.无固定熔点
玻璃态物质由固体转变为液体是在一定温度区 间（转化温度范围内） 进行的，它与结晶态物质不同，没有固定熔点。
4.性质变化的连续性和可逆性
玻璃态物质从熔融状态到固体状态的性质变化过程是连续的和可逆的， 其中有一段温度区域呈塑性，称为“转变”或“反常”区域，在这区域内性 质有特殊变化。图1-1表示物质的内能和比容随温度的变化。
1.2玻璃的生成规律及其相变
1.2.1影响玻璃生成的因素
1.热力学条件
2. 动力学条件
1.热力学条件
玻璃态物质与相应结晶态物质相比具有较大的内能，因此它总是有降低内能向晶 态转变的趋势，所以通常说玻璃是不稳定的或亚稳的，在一定的条件
下（如热处理）可以转变为多晶体。玻璃一般是从熔融态冷却而 成。在足够高的熔制温度下，晶态物质原有的晶格和质点的有规则排列被破坏，发
中间体
（1）比碱金属和碱土金属化合价高而配位数小的阳离子。
（2）可以部分地参加网络结构。 如BeO,MgO,ZnO,Al2O3等，
2.各种氧化物在玻璃中的作用
(1)碱金属氧化物
★当碱金属氧化物加入到熔融石英玻璃中，促使硅氧四面体间连 接断裂，出现非桥氧，使玻璃结构疏松，导致一系列性能变坏。 ★由于碱金属离子的断网作用使它具有了高温助熔、加速玻璃 熔化的性能。
玻璃结构及性质3420101222
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
玻 理论分析：
c
u
璃 体 形
晶核生成速率N正比于
e e (cu)/kBT
kBT
eKBT
其中
称为临界晶核形成功，u为扩散激活能。
c
成
的
条
件
1.2 a
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
3. 熔体结构条件
• 结论
熔体自高温冷却，原子动能减小，必将聚合形成大阴离子（如(Si2O5)n2
层； (SiO3)n2 链等），从而使熔体粘度增大。 如果熔体中阴离子集团是低聚合的，就不容易形成玻璃。 如果熔体中阴离子集团是高聚合的，由于位移、转动、重排困难，
不易调整成为晶体，而容易形成玻璃。
过冷度与晶体生长速率C必 有一个极值。
理论和实验结果都证明，晶体生长速率C与过冷度的关系 曲线和晶核生成速率N与过冷度的关系曲线是类似的。
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻
璃 体
N，C
形
成
的
条
件
容易形成玻璃的结晶动力学曲线
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻
1）不同材料的N与C和过冷度关系曲线的形状及过冷温度范围可以有很
体
形成玻璃，包括金属亦有可能保持其高温的无定形状态；反
形
之，如在低于熔点范围内保温足够长的时间，则任何玻璃
成
形成体都能结晶。
的
条
因此从动力学的观点看，形成玻璃的关键是熔体的冷却速
件
率。
玻璃材料的结构和特性分析
玻璃材料的结构和特性分析玻璃，作为一种无定形材料，在人类生活中扮演着重要角色。
无论是建筑、家具、电子设备还是珠宝、艺术品，玻璃的应用都不可忽视。
本篇文章将会探讨玻璃的结构和特性，以期更好地理解玻璃材料的本质。
一、玻璃的结构玻璃的结构可分为两种：原子结构和微观结构。
原子结构是指玻璃固态时原子的排列方式，而微观结构则是指玻璃的结晶性质和短程有序性。
原子结构是影响玻璃材料性质的关键，它与晶体的结构有所区别。
晶体的原子排列是规则、有序的，而玻璃则没有这种规则的结构。
玻璃原子之间的键结构是一些非常短的键，这些键使得玻璃原子之间的距离相近。
因此，玻璃材料呈现出非晶胶态的状态。
微观结构则是关于玻璃的短程有序性。
短程有序性是指在约为10^-10米的空间尺度下，微观结构有规律可循。
这种规律存在于玻璃中，这是与众不同的，因为其他非晶体材料中缺乏这种规律性。
这种有序性能强化玻璃的物理性质，例如硬度和强度。
二、玻璃的特性由于玻璃本身的特殊结构，它的物理、化学和光学特性也与众不同。
物理特性硬度和强度是玻璃的两个主要特性。
晶体材料的硬度和强度可以通过晶格结构的有序性来确定，而这些属性与玻璃材料相信更多依赖于玻璃的短程有序性和原子结构。
因此，玻璃通常比晶体材料更易碎，但是高硬度的合成玻璃比传统玻璃具有更高的抗磨损和抗裂纹特性。
热膨胀性是玻璃材料的另一个重要属性。
玻璃材料的膨胀性将直接影响其在高温环境下的使用情况。
正常情况下，玻璃的膨胀系数为10^-5/K，这意味着在每开尔文的温度变化下，材料的长度将会变化1/100000。
化学特性玻璃是一种半透明或不透明的材料，但通过化学作用，它可以显得透明或者半透明。
玻璃的成分、制造过程和添加剂会影响其透明度和颜色。
例如，添加少量氧化金属可以赋予玻璃不同的颜色。
玻璃对于化学物质的反应较为敏感。
一些化学物质，如氢氟酸和氢氧化钠等，都会对玻璃产生不利的影响。
在这些物质作用下，玻璃可能会溶解、变形或者失去透明度。
玻璃
玻璃的组成与分类玻璃的加工玻璃的性质特点玻璃的应用按玻璃的化学组成分类1. 钠玻璃钠玻璃主要由氧化硅、氧化钠、氧化钙组成，又名钠钙玻璃或普通玻璃，含有铁杂质使制品带有浅绿色。
钠玻璃的力学性质、热性质、光学性质及热稳定性较差，用于制造普通玻璃和日用玻璃制品。
2. 钾玻璃钾玻璃是以氧化钾代替钠玻璃中的部分氧化钠，并适当提高玻璃中氧化硅含量制成。
它硬度较大，光泽好，又称做硬玻璃。
钾玻璃多用于制造化学仪器、用具和高级玻璃制品。
3. 铝镁玻璃铝镁玻璃是以部分氧化镁和氧化铝代替钠玻璃中的部分碱金属氧化物、碱土金属氧化物及氧化硅制成的。
它的力学性质、光学性质和化学稳定性都有所改善，用来制造高级建筑玻璃。
4. 铅玻璃铅玻璃又称铅钾玻璃、重玻璃或晶质玻璃。
它是由氧化铅、氧化钾和少量氧化硅组成。
这种玻璃透明性好，质软，易加工，光折射率和反射率较高，化学稳定性好，用于制造光学仪器、高级器皿和装饰品等。
5. 硼硅玻璃硼硅玻璃又称耐热玻璃，它是由氧化硼、氧化硅及少量氧化镁组成。
它有较好的光泽和透明性，力学性能较强，耐热性、绝缘性和化学稳定性好，用来制造高级化学仪器和绝缘材料。
6. 石英玻璃石英玻璃是由纯净的氧化硅制成，具有很强的力学性质，热性质、光学性质、化学稳定性也很好，并能透过紫外线，用来制造高温仪器灯具、杀菌灯等特殊制品。
按制品结构与性能分类1. 平板玻璃(1) 普通平板玻璃：包括普通平板玻璃和浮法玻璃。
(2) 钢化玻璃。
(3) 表面加工平板玻璃：包括磨光玻璃、磨砂玻璃、喷砂玻璃、磨花玻璃、压花玻璃、冰花玻璃、蚀刻玻璃等。
(4) 掺入特殊万分的平板玻璃：包括彩色玻璃、吸热玻璃、光致变色玻璃、太阳能玻璃等。
(5) 夹物平板玻璃：包括夹丝玻璃、夹层玻璃、电热玻璃等。
复层平板玻璃：普通镜面玻璃、镀膜热反射玻璃、镭射玻璃、釉面玻璃、涂层玻璃、覆膜(覆玻璃贴膜)玻璃等。
2. 玻璃制成品(1) 平板玻璃制品：包括中空玻璃、玻璃磨花、雕花、彩绘、弯制等制品及幕墙、门窗制品。
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型负离子集团可以看作由不等数目的[SiO4]4-以不同的连接方式歪扭
地聚合而成，宛如歪扭的链状或网络结构。
因为这时网络或链错杂交织，质点作空间位置的调整以析出对 称性良好、远程有序的晶体就比较困难。
不易调整成为晶体，而容易形成玻璃。
4、键型 (1)离子化合物 如NaCl、CaCl2在熔融状态以正、负离子形式单独
存在，流动性很大。由于离子键作用范围大，无方向
性且有较高的配位数，组成晶格的几率较高，在凝固
点由库仑力迅速组成晶格，所以很难形成玻璃。
(2)金属键物质在熔融时失去联系较弱的e后以正离子
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻 璃 体 形 成 的 条 件
N，C
容易形成玻璃的结晶动力学曲线
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻 璃 体 形 成 的 条 件
1）不同材料的N与C和过冷度关系曲线的形状及过冷温度范围可以有很 大区别。 2）对于金属材料，u一般较小.u小则扩散容易，一旦形核，将迅速长大，
2、璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
玻 璃 体 形 成 的 条 件
2.1 熔体的冷却行为 2.1.（A） 影响晶核形成的因素
也就是说，能否成核的因素都有哪些？ 下面进行理论分析（以自发成核为例） 熔体在结晶过程中存在两个相互矛盾的因素： i) 在一定过冷度下固相的自由能低于液相，晶核的形成有利于体系自 由能的降低。这是自发过程 ii) 形成的晶核产生了新相，新相与母相之间形成的新表面增加了体 系的表面能，又导致体系自由能的增加。
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
玻 璃 体 形 成 的 条 件
理论分析： 晶核生成速率N正比于
c
c
其中 称为临界晶核形成功，u为扩散激活能。
e
( c u ) / kBT
e kBT e
u K BT
1.2 a
2、玻璃形成的动力学条件
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻 璃 体 形 成 的 条 件
解释了什么样的物质容易 成为玻璃体？
容易形成玻璃的结晶动力学曲线
3. 熔体结构条件（聚合物离子团大小与排列方式 ）
从硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐等无机熔体转变为玻璃时，熔体的结构
含有多种负离子集团(例如硅酸盐熔体中的[SiO4]4-、[Si2O7]6-、
2、玻璃形成的动力学条件
rc可由 G总 求极值求得:
得
rc 2 0 G体
G总 0 r
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
由热力学知
其中: L为单位体积熔化潜热 Tm为熔点，T为过冷度 代入
rc 2 0 G体
LT G Tm
0 体
可得
2、玻璃形成的动力学条件
玻 璃 体 形 成 的 条 件
或歪扭链状结构时，越容易形成玻璃。
3. 熔体结构条件
• 结论
熔体自高温冷却，原子动能减小，必将聚合形成大阴离子（如 (Si2 O5 ) 2 n
层； (SiO3 ) 2 链等），从而使熔体粘度增大。 n 如果熔体中阴离子集团是低聚合的，就不容易形成玻璃。
如果熔体中阴离子集团是高聚合的，由于位移、转动、重排困难，
形成玻璃的倾向就愈大。
玻璃的分相和析晶
一、玻璃中的相分离
举例说明 • 1. 将75%SiO2、20%B2O3和5%Na2O的玻璃熔融成型， 再在500-600℃范围内热处理，这样玻璃就分成两个相， 其一为几乎为纯SiO2，而另一相即富Na2O和B2O3。这
1、玻璃形成的热力学观点
玻 璃 体 形 成 的 条 件
热力学只能判断几种氧化物形成玻璃的能力，但 是从热力学角度来说明某物质是形成玻璃还是形 成晶体，却不是很有效的方法。
热力学是研究反应、平衡的好工具，但不能对玻璃形成 做出重要贡献！
2、玻璃形成的动力学条件
玻 璃 体 形 成 的 条 件
近代研究证实，只要冷却速率足够快时，几乎任何物质都能
状态存在。价电子属于一定的能带，不固定在某
一个局部，由于金属键无方向性和饱和性，原子 相遇组成晶格的几率最大(CN=12),很难形成玻璃。 (3)纯粹共价键物质大部分为分子结构，在分子内部 以共价键相联系，而分子之间是无方向性的范德 华力，在冷却过程中形成分子晶格的几率比较大， 很难形成玻璃。
（4）极性共价键 当离子键和金属键向共价键过渡时，形成由离子－共价； 金属－共价混合键（极性共价键），既具有离子键易改 变键角，易形成无对称变形的趋势，又具有共价键的方
玻璃体形成的条件
1、玻璃形成的热力学条件 2、玻璃形成的动力学条件 3、熔体的结构条件
4、键型条件 5、键强条件
玻 璃 体 形 成 的 条 件
1、玻璃形成的热力学观点
A 过冷液体 B
快冷
VQ
K F
玻璃态和结晶态之间 存在一定的差值 C
M
E D
慢冷 晶体
玻璃态
Tg
TM
1、玻璃形成的热力学观点
玻 璃 体 形 成 的 条 件
形成晶核所需建立新界面的界面能
晶核长大成晶体所需的质点扩散的活化能
ΔGa
晶体
玻璃 ΔGv
ΔGv越大析晶动力越强，越不容易形成玻璃。
ΔGv越小析晶动力越弱，越容易形成玻璃。
SiO2 ΔGv=2.5; PbSiO4 ΔGv=3.7 Na2SiO3 ΔGv=4.6 玻璃化的能力： SiO2> PbSiO4 > Na2SiO3
2Tm 2 rc 0 G体 LT
影响临界晶核的半径的因素是T
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
T越大，即温度越低，对应的rc越小
越容易成核 影响成核的因素
过冷度T
结论（影响成核的因素） 1.并不是所有的晶胚都能发展成为晶核 2.临界晶核与过冷度是相关的，过冷度大，则晶核临界尺寸小，容易形成晶核
其中:
⊿G0体 是单位体积中固液相自由能差；
V和S分别是新相的体积和表面； σ是固液相间的比表面能。
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
玻 璃 体 形 成 的 条 件
假设形成的晶核为球体，则
代入上式得
4 V= r 3 , 3
S 4r
2
4 3 0 G总 r G体 4r 2 3
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
玻 璃 体 形 成 的 条 件
2.1 熔体的冷却行为 2.1.（A） 影响晶核形成的因素
也就是说，能否成核的因素都有哪些？ 下面进行理论分析（以自发成核为例）
熔体体系在某一温度下的体系自由能的变化为
0 G总 G体 G表 VG体 S
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
玻 璃 体 形 成 的 条 件
c
Ne
( c u )/ kBT
e
k BT
e
u K BT
成 核 速 率 N
e u / k BT
T
过冷度与晶核形成速率的关系
2、玻璃形成的动力学条件
（A）晶核形成速率N 过冷度对成核速率的影响
玻 璃 体 形 成 的 条 件
5、键强（孙光汉理论）条件
氧化物分解能 正离子的配位数
＝单键强度
2.5 0.4 aX105焦耳/摩尔
5
3
网络形成体
中间体
网络变性体
网络形成体的正离子和氧离子的键强较大，在一定温度和组成时，熔体所存在的 各种负离子团 （例如硅酸盐熔体中的 [ SiO4 ]4 、[Si2 O7 ]6等）也愈牢固。 这些负离子团愈牢固意味着键的破坏和重新组合也愈难，而形成核和晶化愈难，
在曲线上升阶段，材料的结晶就已经完成,故金属材料结晶能力非常
强，很难形成非晶态。 (若冷却速度足够快，金属与合金也可获得非晶态固体)
2、玻璃形成的动力学条件
2.2玻璃形成的动力学分析
玻 璃 体 形 成 的 条 件
3）易形成玻璃的材料，如 SiO2 , B2 O3 , GeO2 等： u值很大，扩散困难，晶核难长大。在高温才会有较大生长速率。 在过冷度不大时 c 较大，很难形成核. 在低温下易于形成晶核。 结果： 晶体生长速率C与晶核生成速率N曲线分开。 4) 只有在两条曲线相交的阴影部分才是容易结晶的区域，但这两者 又都很小。因此这类物质容易成为玻璃体。
2、玻璃形成的动力学条件
玻 璃 体 形 成 的 条 件
2Tm 2 rc 0 G体 LT
影响临界晶核的半径的因素是T
（A）晶核形成速率N 影响成核的因素
T越大，即温度越低，对应的rc越小
越容易成核 影响成核的因素
过冷度T
结论（影响成核的因素） 1.并不是所有的晶胚都能发展成为晶核 2.临界晶核与过冷度是相关的，过冷度大，则晶核临界尺寸小，容易形成晶核
3. 熔体结构条件（聚合物离子团大小与排列方式 ）
在熔体结构中不同O/Si比值对应着一定的聚集负离子团结构， （1）当O/Si比值为2时，熔体中含有大小不等的歪扭的[SiO2]n聚集团 (即石英玻璃熔体)； （2）随着O/Si比值的增加，硅氧负离子集团不断变小，当O/Si比值增 至4时，硅氧负离子集团全部拆散成为分立状的[SiO4]，这就很难形成 玻璃。 （3）因此形成玻璃的倾向大小和熔体中负离子团的聚合程度有关。聚 合程度越低，越不易形成玻璃；聚合程度越高，特别当具有三维网络
向性和饱和性，不易改变键长和键角的倾向。