Na2O-CaO-SiO2系玻璃熔制的澄清过程
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。
玻璃的熔制过程
硅酸盐形成和玻璃形成
6. 含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-1
着色剂可能发生氧化还原变化，或者与其它组份生成化合物和 固熔体以及参加硅酸盐生成的反应。
铁的氧化物 Fe2O3+CO → 2FeO + CO2 Fe2O3 ←→ 2FeO + 0.5O2
Fe2O3 + 6HCl → 2FeCl3 +3H2O 锰的氧化物
从三价变为五价，在800℃和1200℃之间，绝大多数As在玻璃中以As2O5存在，
当温使度玻高璃于1液20沸0℃腾时，搅A拌s2O，5又鼓重泡新，分解利为用As玻和A璃s2对O3流放出氧气，物又由理五澄价清变到法
硅酸盐形成和玻璃形成
3. 三组份配合料的硅酸盐和玻璃形成
SiO2+Na2SO4+CaCO3配合料(通常称芒硝配合料)
Na2SO4分解比较困难，所以必须在有碳或其它还原剂存在时，才能加速反应。 SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加热发生的反应过程如下：
硅酸盐形成和玻璃形成
4. 四组份配合料的硅酸盐和玻璃形成
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2 Mn2O7 → 2Mn2O3 + 2O2 Mn2O3 → 2MnO + 0.5O2
硅酸盐形成和玻璃形成
6. 含有着色剂和乳浊剂的配合料的加热反应-2 铜的氧化物
钴的氧化物 乳浊剂反应
硅酸盐形成和玻璃形成
7. 配合料组份在加热时的挥发
挥发性比较大的有硼酸、硼酸盐、氧化铅、 砷的化合物、氧化锑和氯化物等。碱和氧化 锌也具有显著的挥发率，氟化物和硒的挥发 率非常大。
之后，配合料基本熔化成为液相，过剩的石英颗粒 继续熔化于熔体中，液相不断扩大，直至最后全部 固相转化为玻璃相，成为含有大量气泡、不均匀的 透明玻璃液。
《无机非金属材料工学》思考题
《无机非金属材料工学》思考题绪论（2学时）一、基本概念1、无机非金属材料的定义2、无机非金属材料的分类二、判断题1、所有无机非金属材料都具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性。
（）2、日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷和搪瓷属于传统无机非金属材料，而化工陶瓷和电瓷属于新型无机非金属材料。
（）3、新型无机非金属材料和传统无机非金属材料划分的根本依据是二者的原料不同。
（）三、思考题第一篇生产过程原理概述（1学时）一、基本概念二、判断题1、无机非金属材料的大宗产品，如水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的天然非金属矿物，如石英砂、粘土、长石、氧化铝、氧化锆、石灰石、白云石、硅灰石和碳化硅等。
（）2、无机非金属材料的原料大多来自天然的矿物，一般是经过配料后进行各种热处理或成型、煅烧。
（）3、水泥的生产过程可以用P-H-P来表示；而水泥的使用，即混凝土的制备则是一个单独的成型过程P。
（）4、玻璃和铸石的生产过程可以表示为P-H-F。
（）三、思考题1、无机非金属材料生产过程的共性是指什么？2、水泥、陶瓷、玻璃和耐火材料的生产过程有什么异同？第一篇生产过程原理第一章原料（4学时）一、基本概念1、陶瓷原料标准化2、粘土3、粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标4、粘土的离子交换性、离子交换容量5、触变性、厚化系数6、粘土的干燥收缩、烧成收缩、总收缩7、烧结温度、烧结范围8、膨化性、膨胀容二、判断题1、原料是材料生产的基础，其作用主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成分和加工处理过程所需的各种工艺性能。
（）2、陶瓷工业中使用的原料品种繁多，可分为天然原料及化工原料，前者是天然岩石或矿物，后者是人工合成的物质。
（）3、影响陶瓷产品性能、质量的因素很多，归纳起来可以分为两类：一类是与原料质量有关的因素；另一类是与生产过程有关的因素。
前者是影响产品性能和质量的内因；后者是影响产品性能和质量的内因，是根本的因素。
无机非金属201309思考题答案资料
《无机非金属材料概论》201309思考题答案玻璃：1.名词解释：桥氧、非桥氧、配位数。
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。
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。
配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数。
2.了解硅酸盐结构形态与桥氧与非桥氧之间的关系。
在无机非金属材料中，硅酸盐晶体结构有一个共同的特点，即均具有[SiO4]四面体，并遵循由此导出的硅酸盐结构定律。
[PO4]四面体，[BO4]四面体，[BO3]三角体，[AlO4]四面体，[AlO6]八面体。
硅酸盐矿物的晶体结构中，最基本的结构单元是Si-O络阴离子。
除硅灰石膏结构中 Si4+具有6次配位，形成Si-O6配位八面体而属于六氧硅酸盐外，其他所有硅酸盐矿物都属于四氧硅酸盐。
其Si4+具有4次配位，形成Si-O4配位四面体。
这样的硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，彼此间由其他金属阳离子来连接。
但硅氧四面体间经常还可通过共用角顶上的O2-(称为桥氧)而相互连接，从而构成四面体群、环、链、层和架等不同连接形式的所谓硅氧骨干。
硅氧骨干与硅氧骨干之间再借助于其他金属阳离子来连接。
3.无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？1）具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键——脆性。
2）比金属的晶体结构复杂，没有自由电子。
3）熔点高，硬度高，脆性大，透明度高，导电性低，抗化学腐蚀能力强。
4）绝大多数是绝缘体，导热系数低，受热变形小。
4.什么是玻璃态物质的四个通性？解释之。
1）各向同性玻璃体的任何方向具有相同性质。
就是说，玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的。
2）介稳性玻璃处于介稳状态，就是说，从熔体冷却或其他方法形成玻璃时，系统所含的内能并不处于最低值。
当玻璃从液态向固态转化时，玻璃的内能大于同组成晶体的内能，玻璃的体积大于同组成晶体的体积。
生物活性玻璃
高分子0902 吴俊3090705061生物活性玻璃研究及应用摘要：生物活性玻璃是一种具有特殊组成和结构的硅酸盐玻璃材料。
主要介绍了生物活性玻璃的制备方法、特殊活性以及在各方面的广泛应用。
关键字：生物活性玻璃制备活性应用绪论生物材料，包括生物玻璃、生物玻璃陶瓷、生物磷酸钙陶瓷以及生物复合材料、生物涂层等，是一类可对肌体组织进行修复、替代与再生，具有特殊功能的材料。
由于其具有较高的生物活性、生物相容性和化学稳定性，近几十年来的研究十分活跃。
生物活性玻璃(bioactive glass，BG) 是一种具有特殊组成和结构的硅酸盐玻璃材料，由美国佛罗里达大学Hench教授在1969年研发出来的。
具有与骨组织形成化学性结合能力，与骨组织和软组织均有良好的结合能力，在植入体内后生物活性玻璃表面即与体液发生离子反应，最终在玻璃表面形成类似骨中无机矿物的低结晶度碳酸羟基磷灰石层(HCA)，因化学组成与生物体的骨骼相似，容易与周围的骨骼形成牢固的化学键合即骨性结合，具有优良的骨诱导性、骨传导性及生物相容性，已成为材料科学、医学以及生物科学等学科的热点，越来越受到人们的重视，特别是生物活性玻璃复合材料的研发成功，更是给人类健康带来了又一突破性进展，广泛开展生物活性玻璃复合材料的研究具有重要的理论价值和应用价值。
1.生物活性玻璃的制备与传统玻璃制备工艺一样，最早的生物玻璃和微晶玻璃都是通过熔融法制备的。
随着溶胶凝胶技术的发展，该方法被引用到生物玻璃的制备中来，该方法制备的生物玻璃由于具有高的比表面积，显示出了较高的生物活性。
1.1熔融法高温熔融法是大规模工业生产的主要方法也是传统的玻璃制备方法，这种方法具有工艺成熟，操作简单，制得玻璃质量高等特点。
高温熔融法制备玻璃时在反应中参与反应的组分的原子或离子受到晶体内聚力的限制，所以反应动力学的决定因素有晶体结构和缺陷、物质的化学反应活性和能量等内在因素;也有反应温度、参与反应气相物质的分压、电化学反应中电极上的外加电压、射线的辐照、机械处理等外部因素。
玻璃熔制过程的五个阶段
玻璃的熔制过程通常分为以下五个主要阶段，每个阶段对最终玻璃质量起着至关重要的作用：
1. 原料准备
•玻璃熔制的原料主要包括硅砂（SiO2）、碱金属氧化物（如Na2O）和助熔剂（如CaO）。
原料需要经过筛分、混合、干燥等处理，确保原料均
匀并去除杂质。
通常还会加入碎玻璃（废玻璃），帮助提高熔化效率。
2. 熔化
•在熔窑中，混合好的原料在高温（1300-1500℃）下加热熔化，形成均匀的液态玻璃。
熔化过程需要较长时间，以确保所有成分充分反应，减少
气泡和夹杂物。
这一阶段至关重要，决定了玻璃的基本性质。
3. 澄清
•在熔化完成后，玻璃液需要经过澄清阶段。
此时，熔融玻璃中的气泡和未完全溶解的固体颗粒会逐渐上升并排出。
通常会通过提高温度或使用
澄清剂（如硝酸钾或硝酸钠）来加速气泡的消除。
4. 均化
•在气泡排除后，玻璃液需要均化，即通过搅拌或控制温度，使玻璃液中的各成分分布更加均匀，确保不同区域的化学成分和物理性质一致。
这
一过程能够防止玻璃内部出现成分不均或结构缺陷。
5. 成形与退火
•成形：玻璃液冷却至适当温度后，会进行成形，常见的成形方法包括浮法（用于生产平板玻璃）、吹制法（用于生产瓶子、玻璃器皿）等。
•退火：成形后的玻璃需要经过退火炉进行缓慢冷却。
退火过程可以缓解玻璃内部的应力，防止玻璃在冷却过程中因热应力而开裂。
这五个阶段共同作用，确保玻璃的结构完整性、透明度和机械性能。
玻璃的原料
玻璃的原料--芒硝窗玻璃：又称钠钙硅玻璃，主要成分Na2O-CaO-SiO2还有MgO等。
玻璃的原料：石灰石（CaCO3）、白云石（MgCO3-CaCO3）、纯碱（Na2CO3）、芒硝（Na2SO4）、石英砂（SiO2）等。
用上述原料，粉磨，并按一定的比例混合均匀后（加一部分水，提高均匀度及其他工艺上的要求），然后入玻璃窑熔制。
玻璃熔制过程包括：硅酸盐的形成，玻璃体的形成，澄清，均化及冷却。
石灰石、白云石、纯碱、芒硝都会产生气体，这样不仅对玻璃形成无害，而且有利于玻璃的澄清与均化，工厂一般还要加入一部分澄清剂，生成大量的气泡，气泡在上浮的过程中，复合小气泡，这就是玻璃澄清的机理。
Na2CO3+SiO2 =(高温)Na2SiO3+CO2 CaCO3+SiO2=(高温)CaSiO3+CO2玻璃熔制概论1.原料熔化1.1硅酸盐形成1.1.1原料本身的加热变化1.1.2原料间相互加热反应1.1.3原料加热之挥发损失1.2玻璃液形成1.3影响熔化因素2.玻璃液澄清2.1气体间之转化与平衡2.2气体与玻璃液相互作用2.3澄清剂之化学作用2.4澄清之物理作用3.玻璃液均化3.1不均物的熔解与扩散均化3.2玻璃液的对流均化3.3气泡上升搅拌均化4.玻璃液冷却4.1硫酸盐的热分解4.2溶解气体析出4.3玻璃液流股间的化学反应4.4含钡玻璃产生二次气泡4.5电化学反应5.玻璃熔制之影响因素5.1玻璃组成5.2原料物理状态5.2.1原料的选择5.2.2颗粒的粗细5.2.3原料的水分5.2.4碎玻璃影响5.3投料方式5.4澄清剂5.5助熔剂5.5.1氧化锂5.5.2霞石5.5.3高炉炉渣5.6熔解控制5.6.1温度控制5.6.2压力控制5.6.3气氛控制5.6.4液面控制5.6.5泡界线控制5.7玻璃液流5.8熔制技术改良的影响玻璃熔制概论：玻璃熔制包含许多复杂的过程，为一系列之物理、化学、物理化学变化；在加热过程中发生之变化如下表：物理变化化学变化物理化学变化原料加热固相反应共熔体形成原料脱水碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐分解固态的熔解与液态互熔成分熔化水化合物分解玻璃液、火焰、气泡间作用晶相转化化学结合水的分解玻璃液与耐火材料作用成分挥发硅酸盐的形成与相互作用从加热原料到熔制成玻璃液，根据熔制过程的不同分为以下五种阶段：1.硅酸盐形成：在加热过程中，原料中各种组成经化学、物理变化后，大部分之气体产物皆已挥发，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以<容>所生产之钠钙硅玻璃而言，此阶段温度约在800~900℃完成。
《晶体结构分析》实验
实验一、晶体结构分析一一、实验目的掌握14种空间格子的几何特征与球体密堆积理论，了解配位多面体的配置。
二、实验仪器十四种空间点阵结构模型，球形模型三、实验内容1．了解14种空间格子的几何形态，分析空间格子类型；2．熟悉密堆积理论，注意观察球体堆积时，周围空隙的类型、位置与数量情况；3．了解几种配位多面体的配置情况。
四、实验方法1．观察14种空间格子模型表征14种空间格子，用晶格常数α、β、γ和a、b、c；并判断其所属晶系。
2．观察球体密堆积模型用球体模型进行面心立方紧密堆积、六方紧密堆积和体心立方近似密堆积，分析球体周围空隙的类型、数目和位置分布。
观察分析面心立方紧密堆积、六方紧密堆积和体心立方近似密堆积的单位晶胞，注意其四、八面体空隙分布，判断其数量。
3．观察配位多面体模型模型五、实验报告1．绘制14种空间格子的几何形态，并用注明晶格常数的形式表示出所有14种空间格子；2．分析三种常见的球体堆积情况，绘制出其单位晶胞，画出其（111）、（110）（100）晶面原子排布图[ 密排六方需画出（0001）晶面 ]；3．分析体心立方与面心立方单位晶胞中四、八面体空隙的位置分布与数量，并绘图；4．对不同配位多面体绘图，讨论其临界半径比。
（注：在预习报告中要将14种空间格子的几何图形画好）六、思考题面心立方结构中四面体空隙的数目有几个？他们都是如何分布的？八面体空隙有几个？如何分布？实验二、典型晶体结构分析一、实验目的掌握几种典型矿物的结构，了解晶胞的几何特征。
二、实验仪器晶体结构模型，球和短棒三、实验内容1．对照实际具体结构模型，熟悉金刚石、石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿、纤锌矿、金红石、碘化镉、萤石、钙钛矿、尖晶石的晶体结构特征；2．观察层状和架状硅酸盐矿物的晶体结构模型的特点，注意观察高岭土、方石英的结构；3．标定萤石模型中所有质点的几何位置；4．组装一个晶体结构模型。
四、实验方法1．分析晶胞模型金刚石、石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿、纤锌矿、金红石、碘化镉、萤石、钙钛矿、尖晶石均为一个单位晶胞，通过一个单位晶胞，分析晶胞所属空间格子类型及正负离子或原子所处的空间位置，对照模型，分析正负离子的配位数。
浮法玻璃配合料制备过程控制
３ 秤的种类
秤的种类一般分为台秤、自动秤和电子秤３ 种。前２种由于称量精度提不高基本已被淘汰，而 电子秤是玻璃行业目前必不可少的称量工具。随着 电子器件的发展，使用纯电子式的玻璃配料秤愈来 愈广泛地取代了机械秤。电子秤附有电子计算机控 制、打印装置、屏幕显示等，提高了称量精度。
２９
全国性建材科技期刊——《玻璃》 ２０１０年 第３期 总第２２２期
２ 原料称量
在连续化玻璃生产中，原料的配料称量，计量 准确、称量无误是十分关键的，人们在所用原料化 学成分的分析与调整，配料计算以及各原料的加工 等方面都花了不少人力与物力，力求使玻璃的化学 成分基本上恒定或波动在允许范围内，如果各种原 料的称量不合乎要求或者称量失误，很容易使上述 多方面的努力白费，而且造成重大质量事故，产生 废品。在玻璃配料中称量看似十分简单实际上它是 玻璃制备的一个极为重要的环节。
湿混的目的是原料粒子经湿润后再继续混合 １．５￣２ ｍｉｎ以使配合料的成分和水分进一度均化。如 果冬季温度偏低，需要向配合料中加蒸汽，要把喷 管口伸到料层底部起到升温的作用，黏附筒壁及刮 板装置上的物料会显著减少，容易清扫混合机。
９ 配合料的输送系统
一般玻璃原料配料输送分２个阶段：①当称量 好的物料排往混合机时需要皮带输送，在这个环节 要特别注意避免和减少输送过程中的漏料现象，如 果出现应及时处理，不然容易影响混合料的均匀 性，从而影响生产产量和质量。②混合好的配合料 经混合机排出口通过皮带机、活动小车、可逆皮带 机等装置，将配合好的配合料最终送入玻璃熔窑。 窑头料仓通常安装有高料位计、底料位计、摄像头 用于检测料仓的料位，控制系统可根据料位自动对 各料仓进行布料。
玻璃及玻璃制品成型工(中级)理论试卷(A)答案张家港市环宇职业培训学校职业技能等级鉴定复习资料
玻璃及玻璃制品成型工（中级）理论试卷（A ）答案张家港市环宇职业培训学校职业技能等级鉴定复习资料注 意 事 项1、考试时间：60分钟。
2、请在试卷标封处填写姓名、身份证号和所在单位的名称。
3、请仔细阅读答题要求，在规定位置填写答案。
4、学技术到环宇技校，培训：叉车、挖掘机、电工、电焊工、装载机、行车\培训一、填空题（在横线上添上正确的答案。
共5题，每题3分，满分15分）1. 对安全隐患的整改要实行“三定”原则，“三定”是指定整改措施 、 定整改时间 、 定整改负责人 。
2. 冲洗锅炉水位表时应该戴好 （防护手套） ，脸不要正对水位表，动作要缓慢。
3. 《消防安全20条》中规定，切勿携带 （易燃易爆物品） 进入公共场所、乘坐公共交通工具。
4. 车钢磨砂玻璃磨砂所需设备工具____磨砂机_______。
5. 介中空玻璃中空所需设备工具____中空机组_____。
二、单项选择题（选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。
共30题，每题1分，满分30分。
）1、"科学技术是第一生产力"。
这句话的意思是（ D ） A 除了科学技术，其他事物不属于生产力的范畴 B 不掌握先进的科学技术，就相当于丧失了生产力 C 一般从业人员不在第一生产力之列D 科学技术对生产和经营管理具有极端重要性2、关于企业规章制度，理解正确的是（ C ）A 规章制度虽然能够使员工步调一致，但同时抑制了人们的创造性B 规章制度是企业管理水平低的表现，好的企业不用规章制度便能够管理有序C 在规章制度面前，没有特例或不受规章制度约束的人D 由于从业人员没有制定规章制度的权利，遵守与不遵守规章可视情况而定 3、对企业形象理解正确的是（ B ）A 形象是外在的，所以企业形象是企业的"面子"工程B 企业形象是企业文化的综合表现C 企业形象往往是外在表象，一般不值得信任D 企业生存和发展靠的是质量，而不是企业形象4、企业从业人员协调与上司之间的关系，其正确的做法是（ C ） A 如果认为上司委派自己的工作不合理，可以直接拒绝 B 对上司委派而自己干不了或干不好的工作，不能推辞 C 尊重上司的隐私，不在背地议论上司D 对上司的错误指责，要敢于当面争辩以维护自身利益5、正确使用职业用语的是（ B ）A"不知道" B"不合适，可以退货" C"不买，别问" D"不是告诉你了吗"6、如果你有这样一个同事：他工作能力突出，知识丰富，但人品较差。
无机材料科学基础课后习题答案10
⽆机材料科学基础课后习题答案101. 解释下列名词：凝聚系统，介稳平衡，低共熔点，双升点，双降点，马鞍点，连线规则，切线规则，三⾓形规则，重⼼规则。
解：凝聚系统：不含⽓相或⽓相可以忽略的系统。
介稳平衡：即热⼒学⾮平衡态，能量处于较⾼状态，经常出现于硅酸盐系统中。
低共熔点：是⼀种⽆变量点，系统冷却时⼏种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化。
双升点：处于交叉位的单转熔点。
双降点：处于共轭位的双转熔点。
马鞍点：三元相图界线上温度最⾼点，同时⼜是⼆元系统温度的最低点。
连线规则：将⼀界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最⾼点。
切线规则：将界线上某⼀点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表⽰界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表⽰界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。
三⾓形规则：原始熔体组成点所在副三⾓形的三个顶点表⽰的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元⽆变量点是其结晶结束点。
重⼼规则：如⽆变点处于其相应副三⾓形的重⼼位，则该⽆变点为低共熔点：如⽆变点处于其相应副三⾓形的交叉位，则该⽆变点为单转熔点；如⽆变点处于其相应副三⾓形的共轭位，则该⽆变点为双转熔点。
2. 从SiO2的多晶转变现象说明硅酸盐制品中为什么经常出现介稳态晶相？解：在573℃以下的低温，SiO2的稳定晶型为b －⽯英，加热⾄573℃转变为⾼温型的a －⽯英，这种转变较快；冷却时在同⼀温度下以同样的速度发⽣逆转变。
如果加热速度过快，则a －⽯英过热⽽在1600℃时熔融。
如果加热速度很慢，则在870℃转变为a －鳞⽯英。
a －鳞⽯英在加热较快时，过热到1670℃时熔融。
当缓慢冷却时，在870℃仍可逆地转变为a －⽯英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163℃转变为介稳态的b －鳞⽯英，在117℃转变为介稳态的g －鳞⽯英。
加热时g －鳞⽯英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为b －鳞⽯英和a －鳞⽯英。
武汉理工大学 材料科学基础考研真题
武汉理工大学2002年研究生入学考试试题第一部分必做题一、下图是立方晶胞示意图，其中I位于HA的中点，J、K、L分别是BCFE、CDGF、EFGH 三个面的中心：（12分）1.请你在图上标出或分别写出BCFE CDGF EFGH BCI BDGE ACG 六个晶面的晶面指数（密勒指数）。
2.写出AB AC AE AF AG AJ AK AL 八个晶向的晶向指数。
3.写出{111}晶面族的所有等价晶面。
二、Na2O晶体结构属于萤石型结构。
（15分）1.试画出Na2O的晶胞结构图。
2.根据晶胞结构指出3离子的配位数。
3.该结构存在解理现象吗？请说明理由。
4. Na2O晶体在扩散温度范围进行扩散处理时，结构中易出现何种机制的扩散？为什么？5.在Na2OcaOSiO2系统玻璃中，Na2O对该体系玻璃的电导率和化学稳定性有什么影响？怎样抑制其不利影响？三、（16分）1.写出如下杂质进入基质晶体后可能出项的典型的缺陷反应方程式（即对应典型的置换型固溶体和间隙型固溶体的形成过程的方程式）。
（1）MgO加入Al2O3中；（2）TiO2加入Al2O3中；2.据此总结书写组成缺陷反应方程式的规律性。
3.烧结Al2O3陶瓷时经常加入MgO或TiO2以降低烧结温度，根据缺陷化学原理说明加入哪一种外加剂更能促进烧结。
四、下图是ABC三元系统相图，其中有二个二元化合物D F及一个三元化合物G。
根据此相图完成下列问题：（20分）1.划分副三角形，用剪头表示界线上温度下降的方向（包括各二元系统）。
2.写出M点配料的熔体平衡冷却析晶时固、液相组成的变化过程。
3.计算熔体M结晶结束时，各相的百分含量（以线段比表示）。
若液相组成刚到达该结晶结束点时，各相的百分含量又为若干（同样以线段表示）？4.加热组成为P Q 的物料，在什么温度下开始出现液相，到什么温度时完全熔融？五、叙述相变的总体分类方法：从热力学分来，可以细分为哪几类？并举例说明。
制取普通玻璃的原理
制取普通玻璃的原理
制取普通玻璃的原理是通过将石英砂（二氧化硅，SiO2）、钠碳酸（Na2CO3）和石灰（氧化钙，CaO）混合，然后加热至高温熔化后冷却形成固体。
具体步骤如下：
1. 将适量的石英砂和钠碳酸混合在一起，形成一个石英砂和钠碳酸的混合物。
2. 将混合物放入熔炉中，通过升温使混合物熔化。
在熔化过程中，钠碳酸将分解成钠氧化物（Na2O）和二氧化碳（CO2），石英砂则被还原生成二氧化硅（SiO2）。
3. 在达到足够高温后，加入一定量的石灰。
石灰中的氧化钙（CaO）将与熔融中的二氧化碳反应，生成碳酸钙（CaCO3）。
这一步骤目的是中和熔融中的碱性成分。
4. 继续加热熔融混合物，使其温度保持在足够高的水平，直至混合物充分均匀并熔化。
5. 将熔融的混合物缓慢冷却，使其逐渐凝固形成固体玻璃。
6. 最后，对玻璃进行切割、打磨和加工，以得到所需形状和尺寸的普通玻璃制品。
制取普通玻璃的原理主要依靠高温下混合物的熔化和冷却过程，以及添加石灰中和碱性成分的反应。
通过精确的配比和控制加热和冷却过程，可以制得透明、均匀的普通玻璃。
Na2O-CaO-SiO2_平板玻璃减反射功能化研究
第43卷第4期2024年4月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.43㊀No.4April,2024Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃减反射功能化研究郝㊀霞1,王其琛2,符有杰1,李军葛1,赵会峰1,姜㊀宏1,2,王㊀卓3(1.海南海控特玻科技有限公司,澄迈㊀571924;2.海南大学,海南省特种玻璃重点实验室,海口㊀570100;3.山东轻工职业学院,淄博㊀255000)摘要:随着光伏产业的高速发展,与之配套使用的减反射玻璃重新进入了研究者们的视野㊂本文采用湿化学二步刻蚀法制备了具有减反射性能的Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃,采用分光光度计㊁扫描电子显微镜㊁原子力显微镜和X 射线能谱仪等测试样品的透过率㊁表面形貌和断面膜层厚度㊁表面化学成分㊁耐酸性和硬度,研究了反应温度和反应时间㊁玻璃膜层结构与透过率的关系㊂通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na 2O-CaO-SiO 2玻璃表面进行化学刻蚀,使玻璃表面Si O 键断裂,在玻璃表面形成纳米膜层结构,当膜层厚度达到一定厚度时,一定波长的光在玻璃表面发生相消干涉,透过率最高可达到97.8%,刻蚀前后玻璃成分基本无变化,铅笔硬度达到3H㊂关键词:减反射玻璃;透过率;Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃;湿化学二步刻蚀法;表面微裂纹;纳米孔中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2024)04-1366-08Anti-Reflection Functionalization of Na 2O-CaO-SiO 2Flat GlassHAO Xia 1,WANG Qichen 2,FU Youjie 1,LI Junge 1,ZHAO Huifeng 1,JIANG Hong 1,2,WANG Zhuo 3(1.Hainan Holdings Special Glass Technology Co.,Ltd.,Chengmai 571924,China;2.Special Glass Key Lab of Hainan Province,Hainan University,Haikou 570100,China;3.Shangdong Vocational College of Light Industry,Zibo 255000,China)Abstract :With the rapid development of photovoltaic industry in recent years,anti-reflective glass comes into researchers sight.This article uses two-step chemical etching method to prepare Na 2O-CaO-SiO 2flat glass with anti-reflective properties.The transmittance,surface morphology,cross-section film thickness,surface chemical composition,acid resistance and hardness of samples were measured by spectrophotometer,scanning electron microscope,atomic force microscope and X-ray energy spectrometer.The relationship between reaction temperature,reaction time,glass film structure and transmittance were studied.The Si O bonds on Na 2O-CaO-SiO 2flat glass surface were broken by etching glass surface with weakly alkaline mixed salt solution,and a nano film structure is formed on the surface of glass.When the corrosion reaches a certain thickness,destructive interference of a certain wavelength of light occurs on glass surface,witha maximum transmittance of 97.8%.The glass composition remains basically unchanged before and after etching,and the pencil hardness reaches 3H.Key words :anti-reflection glass;transmittance;Na 2O-CaO-SiO 2flat glass;wet chemical two-step etching method;surface micro-crack;crack extension 收稿日期:2023-12-08;修订日期:2024-01-31基金项目:海南省重大科技计划(ZDKJ2021049)作者简介:郝㊀霞(1991 ),女㊂主要从事玻璃表面改性方面的研究㊂E-mail:904240081@通信作者:王㊀卓,博士㊂E-mail:wangzhuosust@ 0㊀引㊀言减反射玻璃是在玻璃表面进行特殊工艺处理之后得到的具有高透过率和低反射率特性的玻璃㊂普通玻璃在可见光范围内,单面的反射率约为4%,双面的光谱反射率约为8%,对应的可见光平均透过率约为91%[1]㊂与普通玻璃相比,减反射玻璃具有更低的反射率和更高的透过率[2-4],减反射玻璃平均透过率超过95%,可以大幅度提高液晶显示器㊁等离子体显示器的亮度,降低能耗[5];平均反射率低于4%,可以有效削弱背景强光导致画面变白的缺陷,享受更清晰的影像画质[6];色彩更艳丽,对比更强,景物更清晰;抗紫外第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1367㊀线,可有效阻绝紫外线对眼睛的伤害[7]㊂早期减反射玻璃主要应用于制作照相机显微镜的光学镜头,应用范围较窄[8]㊂随着技术的发展目前减反射玻璃已经大量应用于现代农业智能温室玻璃㊁高端陈列橱窗玻璃㊁博物馆展示柜玻璃㊁画框玻璃㊁机场塔台玻璃㊁汽车玻璃㊁风景区观景点玻璃等需要消除玻璃反射光要求较高的领域[9-13]㊂然而,目前业界大部分的减反射玻璃均是通过在玻璃表面镀膜来实现的,往往面临着膜层老化脱落的问题[14]㊂减反射玻璃目前应用较多的有磁控溅射[15-16]㊁气相沉积[17-18]㊁自组装和溶胶-凝胶[19-20]等方法,磁控溅射法和溶胶-凝胶技术是我国目前使用较为成熟的镀膜工艺,但磁控溅射法成本较高,不适用于工业生产;溶胶-凝胶法成本较低,制备过程简单,但膜层与基体结合强度不理想㊂刻蚀法是直接在玻璃本体上刻蚀形成膜层,结合强度更高,而且操作简单,生产成本低,是目前重要的研究方向㊂Liu等[21]使用包括HF㊁HNO3㊁H2SO4和其他酸的混合刻蚀液,通过两步蚀刻法制备出具有梯度结构的减反射表面,实现了减反增透的目的㊂Zheng等[22]等通过水热蚀刻法来制备减反射玻璃,成功制备梯度折射率层的多孔纳米结构,并在很大程度上减少玻璃的雾度㊂Du等[23]采用了一种在较低温度(70~95ħ)下进行的一步式水热碱蚀刻工艺,在钠钙玻璃表面形成厚度可调的均匀多孔减反射涂层,在529nm处实现了98.5%的最大透射率㊂本文以Na2O-CaO-SiO2平板玻璃为研究对象,采用湿化学二步刻蚀法对玻璃表面进行化学处理,通过分光光度计㊁扫描电子显微镜㊁原子力显微镜和X射线能谱仪等测试样品的透过率㊁表面形貌和断面膜层厚度㊁表面化学成分㊁耐酸性和硬度,研究反应温度和反应时间㊁玻璃膜层结构与透过率的关系,制备减反射玻璃㊂1㊀实㊀验1.1㊀试验设计首先,用体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸组成的初始裂纹溶液在25ħ对玻璃原片进行裂纹预处理,反应时间分别为2.5㊁5㊁7.5㊁10㊁15㊁20min㊂然后使用质量分数为0.5%Na2HPO4和0.01%AlCl3的低浓度混合盐溶液作为裂纹扩展溶液,分别固定反应时间和反应温度刻蚀玻璃表面:固定反应时间为18h,分别在25㊁50㊁70㊁80㊁85㊁90㊁95ħ的水浴环境中刻蚀玻璃样品;固定反应温度为85ħ,分别刻蚀玻璃样品12㊁14㊁16㊁18和20h,形成具有一定厚度的纳米膜层结构㊂通过分光光度计对刻蚀前后玻璃的透过率进行测试,分析反应温度㊁反应时间与透过率的关系;使用扫描电子显微镜和原子力显微镜对刻蚀前后玻璃表面形貌和断面膜层厚度进行表征,分析减反射膜层结构与透过率的关系;使用X射线能谱仪对刻蚀前后玻璃表面成分进行测试;进一步分析测试样品的耐酸性和硬度㊂1.2㊀试剂与材料Na2O-CaO-SiO2平板玻璃为商用3mm厚普通玻璃(海南中航特玻材料有限公司),各组分质量分数分别为:76.18%SiO2㊁8.53%CaO㊁11.72%Na2O㊁3.00%MgO㊁0.48%Al2O3和0.09%Fe2O3,玻璃成分通过美国ThermoFisher公司的NS7型X射线能谱仪测试得到㊂无水乙醇(C2H5OH)㊁氢氟酸(HF)㊁硫酸(H2SO4)㊁磷酸氢二钠(Na2HPO4)和无水氯化铝(AlCl3)等分析纯试剂均购于西陇科学股份有限公司,所有试剂均直接使用,没有经过任何纯化处理㊂试验用水如无特别说明均为去离子水㊂1.3㊀减反射玻璃样品制备将Na2O-CaO-SiO2平板玻璃裁切成25mmˑ75mm大小的玻璃原片,随后用清洁剂清洗干净,置于无水乙醇中,超声处理30min,用去离子水冲洗三次,置于鼓风干燥箱中烘干㊂采用湿化学二步刻蚀法,首先,用初始裂纹溶液对玻璃原片表面进行裂纹预处理㊂初始裂纹溶液由体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸的混合酸溶液组成,在25ħ的室温下,将玻璃基片浸泡一段时间,再置于无水乙醇中,超声处理30min,用去离子水冲洗三次,置于鼓风干燥箱中烘干㊂然后,用裂纹扩展溶液对已经用初始裂纹溶液处理后的玻璃原片进行裂纹扩展处理㊂裂纹扩展溶液是由质量分数为0.5%的Na2HPO4和0.01%AlCl3的低浓度混合盐溶液组成,在水浴加热的条件下浸泡一段时间,进行裂纹扩展处理㊂最后将裂纹扩展处理后的玻璃原片分别用去离子水㊁无水乙醇和去离子水超声清洗10min,置于鼓风干燥箱中烘干,得到减反射玻璃㊂1368㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷1.4㊀分析和测试采用美国珀金埃尔默公司生产的Lambda 950紫外可见近红外分光光度计,配备有积分球部件,测量刻蚀前后玻璃的透过率㊂在25ħ的室温条件下,将仪器预热30min 后再进行测试,以保证测试结果的准确度㊂用扫描电子显微镜(捷克TESCAN 公司的MIRA 3LMH 型肖特基场发射扫描电镜)对刻蚀的玻璃表面和断面进行形貌和结构表征㊂采用德国布鲁克公司的Dimension Edge 原子力显微镜观察刻蚀的玻璃表面,获得刻蚀后玻璃表面的二维形貌和三维立体形貌㊂2㊀结果与讨论2.1㊀减反射玻璃透过率分析2.1.1㊀初始裂纹溶液作用时间对透过率的影响图1为初始裂纹溶液不同作用时间下样品的透过率,图2为初始裂纹溶液不同作用时间下样品的平均透过率变化㊂由图1可知,在25ħ室温下,玻璃原片与初始裂纹溶液相互作用后,不同波长下透过率均略有增加㊂从图2不难看出,平均透过率的增加值随着作用时间呈先增大后减小的趋势㊂初始裂纹溶液作用之后,玻璃原片表面产生不均匀刻蚀,原本光滑的表面形成大量的微裂纹,当光线进入表面时,部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,从而减少反射率㊁增加透过率,随着反应的进一步进行,样品平均透过率增益降低,这可能与玻璃原片与初始裂纹溶液相互作用的化学产物有关㊂初始裂纹溶液由体积分数为0.5%氢氟酸和10%硫酸的混合酸溶液组成,其与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃的表面可能发生的化学反应如式(1)~(3)所示㊂SiO 2+4HF ңSiF 4+2H 2O(1)Na 2O +2HF ң2NaF +H 2O (2)CaO +2HF ңCaF 2+H 2O (3)反应生成的CaF 2为难溶物,会附着在Na 2O-CaO-SiO 2玻璃表面,影响玻璃表面的光泽度和雾度,从而引起平均透过率增益降低㊂除此之外,反应形成的CaF 2难溶物会在玻璃表面与初始裂纹溶液之间形成一层阻碍层,进而降低玻璃表面微裂纹的产生㊂综合以上因素考虑,将初始裂纹溶液与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的作用时间设置为5min㊂图1㊀初始裂纹溶液不同作用时间下样品的透过率Fig.1㊀Transmittance of samples under different time of initial cracksolution 图2㊀初始裂纹溶液不同作用时间下样品的平均透过率Fig.2㊀Average transmittance of samples under different time of initial crack solution2.1.2㊀裂纹扩展溶液作用温度对透过率的影响Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片与初始裂纹溶液作用后,清洗烘干㊂将玻璃片置于裂纹扩展溶液中,在不同温度的水浴环境中浸泡18h㊂其中,裂纹扩展溶液是由质量分数为0.5%的Na 2HPO 4和0.01%AlCl 3的低浓度混合盐水溶液组成㊂图3为裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的透过率,Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片分别在25㊁50㊁70㊁80㊁85㊁90㊁95ħ的水浴环境中浸泡18h 后,平均透过率增加值随着温度的升高先增加后降低,反应温度为85ħ时平均透过率最高,为97.8%㊂图4为裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的平均透过率,平第4期郝㊀霞等:Na 2O-CaO-SiO 2平板玻璃减反射功能化研究1369㊀均透过率增益随温度的升高呈先增大后减小的趋势㊂当反应温度低于80ħ时,样品的透过率增益不明显,说明低温不能提供足够的能量破坏Si O 骨架;当温度升高至80~90ħ,水解形成的OH -更容易对玻璃网络中的[Si O]结构进行亲核进攻,使Si O 键断裂,形成具有减反作用的纳米膜层结构;进一步升高温度至95ħ,玻璃表面缝状空隙尺寸增大,膜层结构疏松且厚度增加,膜层厚度不能满足单层减反增透膜条件,透过率增益减小㊂图3㊀裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的透过率Fig.3㊀Transmittance of samples under different temperatures of crack extensionsolution 图4㊀裂纹扩展溶液不同作用温度下样品的平均透过率Fig.4㊀Average transmittance of samples under different temperatures of crack extension solution2.1.3㊀裂纹扩展溶液作用时间对透过率的影响将裂纹扩展溶液与Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的作用温度设置为85ħ,通过改变作用时间,探究玻璃的透过率变化㊂图5为裂纹扩展溶液不同作用时间样品的透过率,在85ħ的水浴环境中分别浸泡12㊁14㊁16㊁18和20h 后,Na 2O-CaO-SiO 2玻璃原片的平均透过率大幅度增加,由初始的91.0%增加到97.8%㊂图6为裂纹扩展溶液不同作用时间样品的平均透过率,平均透过率增益随作用时间的延长呈先增大后基本持平的趋势㊂图5㊀裂纹扩展溶液不同作用时间样品的透过率Fig.5㊀Transmittance of samples under different time of crack extensionsolution 图6㊀裂纹扩展溶液不同作用时间样品的平均透过率Fig.6㊀Average transmittance of samples under different time of crack extension solution㊀㊀经测试裂纹扩展溶液酸碱度为弱碱性,Na 2HPO 4在水溶液中水解高于电离㊂因此,裂纹的扩展是通过OH -对Na 2O-CaO-SiO 2玻璃中硅氧骨架[Si O]结构的破坏实现的㊂在85ħ的水浴环境中,Na 2HPO 4在水溶液中的水解程度会进一步增强,产生的OH -破坏 Si O Si 产生 Si O Si 群,从而使SiO 2溶解在溶液中,留下孔洞,通过调节刻蚀温度和刻蚀时间,控制反应程度,可得到不同孔径和深度分布的样品,得到不同透过率的样品㊂1370㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷2.2㊀减反射玻璃表面形貌分析2.2.1㊀SEM形貌分析玻璃原片在与初始裂纹溶液作用5min,再在85ħ的水浴环境与裂纹扩展溶液浸泡18h后得到的样品透过率最高为97.8%,对得到的样品进行形貌分析,图7(a)为玻璃原片的表面形貌,图7(b)为一步刻蚀后样品的表面形貌,从图中可以看出,玻璃原片在与初始裂纹溶液作用后其表面出现了大量的微裂纹㊂图7(c)和(d)分别为二步刻蚀后样品的表面和断面形貌㊂制备得到的减反射玻璃表面大量分布着纳米尺度的孔状结构,其孔径分布通过测量在100~200nm,形成的纳米孔结构的孔深度通过测量为50~80nm㊂图7㊀刻蚀前后样品的表面和断面形貌Fig.7㊀Surface and cross-sectional morphology of samples before and after etching2.2.2㊀原子力显微镜形貌分析图8为不同刻蚀时间玻璃的AFM二维和三维形貌,未刻蚀的玻璃表面形貌平整㊁光滑,刻蚀14h后玻璃表面形成少量的100nm左右的孔洞,孔径深度为30~40nm,随着刻蚀时间延长至18h后,孔洞数量明显增加,孔径分布为100~200nm,孔深度为50~60nm,与前文中SEM的分析讨论一致㊂第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1371㊀图8㊀不同刻蚀时间玻璃的AFM二维和三维形貌Fig.8㊀AFM2D and3D morphology of glass at different etching time㊀㊀基于反射光线的干涉相消和透射光线的干涉增强理论,当均匀介质膜的厚度为某种色光的四分之一波长时,入射光在薄膜两个界面上反射的光程差可以相互抵消,这就减少了该特定波长的光的反射[24]㊂根据太阳辐射的标准光谱曲线可以分为紫外光谱区(300nm<λ<380nm)㊁可见光谱区(380nmɤλ<780nm)和红外光谱区(780nmɤλ<2100nm)[25]㊂在Na2O-CaO-SiO2玻璃表面形成纳米尺寸孔结构后,其留存的孔壁部分可以等效为均匀介质膜㊂根据孔径和孔深度的尺寸分布,完全符合太阳光波段波长范围内的反射光线的干涉相消和透射光线的干涉增强理论㊂2.3㊀耐酸性测试将试样全部浸入(23ʃ2)ħ的1mol/L的盐酸中,浸渍24h㊂试验结束后,取出试样,先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净,并放置于(110ʃ10)ħ的烘箱中0.5h,冷却至室温测量透过率㊂表1为耐酸性试验前后样品透过率,样品1㊁2㊁3透过率分别下降了0.15%㊁0.34%㊁0.28%,说明酸性溶液对样品的透过率影响很小,具有良好的耐酸性㊂表1㊀耐酸性试验前后玻璃的透过率Table1㊀Transmittance of glass before and after acid-proof experimentSample No.Transmittance/%Before test After test Decline/% 197.5497.390.15297.2396.900.34397.3597.080.282.4㊀EDS成分分析通过X射线能谱仪对刻蚀前后的玻璃样品进行成分分析,刻蚀前后样品化学成分定量结果如表2所示,刻蚀前后玻璃表面氧化物含量基本没有变化,没有引入其他元素,膜层成分与玻璃本体基本一致㊂表2㊀刻蚀前后样品化学成分定量结果Table2㊀Quantitative results of chemical composition of samples before and after etchingSample Mass fraction/%Na2O MgO Al2O3SiO2Fe2O3CaO Before etching11.72 3.000.4876.180.098.53 After etching11.84 2.910.5375.930.128.672.5㊀硬度测试对制备得到的样品参照‘色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度“(GB/T6739 2022)用铅笔尖端在膜面推动7mm距离,30s后用蘸无水乙醇的无纺布擦拭干净,干燥后在200倍显微镜下检查试样表面,观察试样表面是否出现明显划痕,测试结果为3H,满足‘太阳能光伏组件用减反射膜玻璃“(JC/T2170 2013)对铅笔硬度的要求㊂1372㊀ 玻璃材料与玻璃技术 专题(II)硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第43卷2.6㊀刻蚀机理本试验使用的玻璃为钠钙硅玻璃,钠钙硅玻璃是以[SiO4]四面体为主要结构单元构成的三维网络以及网络修饰体,如Na2O㊁CaO㊁MgO等㊂Na2HPO4在水溶液中水解高于电离:水解产生的OH-破坏硅氧骨架(Si O Si),使Si O键断裂,网络解体产生Si O-群,使SiO2溶解在刻蚀液中,其反应过程如式(4)~(5)所示㊂Na2HPO4+H2Oң2Na++OH-+H2PO-4(4)Si O Si+OH-ңSi O-+HO Si(5)修饰在硅氧键之间的碱性离子K+(Na+/K+)与碱土离子R2+(Ca2+/Mg2+),在一定条件下,与刻蚀液接触后,发生离子交换,从而使Na+㊁Mg2+㊁Ca2+等从玻璃网络结构中溶出,玻璃表面形成纳米孔状结构,具体反应如式(6)~(7)所示㊂Si OK+H2OңSi OH+K++OH-(6)Si ORO Si+2H2Oң2Si OH+R2++2OH-(7) 3㊀结㊀论1)Na2O-CaO-SiO2玻璃与初始裂纹溶液作用后,平均透过率增益随作用时间的增加先增大后减小,随着反应时间延长,反应生成的CaF2难溶物会在玻璃表面与初始裂纹溶液之间形成一层阻碍层,进而降低玻璃表面微裂纹的产生,因此玻璃原片与初始裂纹溶液最佳作用时间为5min㊂2)固定裂纹扩展溶液的作用时间,样品的平均透过率增益随作用温度的升高先增加后降低,作用温度为85ħ时平均透过率最高;固定裂纹扩展溶液的作用温度,样品的平均透过率增益随作用时间的增加先增加后降低,作用时间为18h时平均透过率最高㊂3)刻蚀形成的孔径㊁孔深度会影响玻璃的透过率和反射率,在刻蚀时间为18h,刻蚀温度为85ħ时玻璃表面形成孔径为100~200nm,孔深度为50~80nm,玻璃样品的平均透过率达到97.8%㊂4)通过使用弱碱性的混合盐溶液对Na2O-CaO-SiO2玻璃表面进行化学刻蚀,玻璃表面的结构网络断裂,形成纳米多孔减反增透结构层,成分和玻璃本体一致,没有其他元素的引入,铅笔硬度达到3H㊂参考文献[1]㊀谢光明.丹麦减反射玻璃简介[J].太阳能,2007(6):33.XIE G M.Brief introduction of antireflective glass developed by the Danish company SUNARC A/S[J].Solar Energy,2007(6):33(in Chinese).[2]㊀李运涛,李林林,白㊀文,等.高铝玻璃高透蒙砂的制备工艺研究[J].陕西科技大学学报,2018,36(1):68-73.LI Y T,LI L L,BAI W,et al.Study on the preparation process of high-ransmittance frosting of high alumina glass[J].Journal of Shaanxi University of Science&Technology,2018,36(1):68-73(in Chinese).[3]㊀刘立强,王晓临,李真一,等.太阳能高效利用减反射技术研究进展[J].山东建筑大学学报,2016,31(6):606-613.LIU L Q,WANG X L,LI Z Y,et al.Research progress of antireflection technology for high solar energy efficiency[J].Journal of Shandong Jianzhu University,2016,31(6):606-613(in Chinese).[4]㊀郝㊀霞,潘国治,崔永红,等.采用盐类化学试剂制备减反增透膜层的方法[J].表面技术,2020,49(5):177-184.HAO X,PAN G Z,CUI Y H,et al.Preparation method of antireflective glass surface via salt chemical reagents[J].Surface Technology,2020, 49(5):177-184(in Chinese).[5]㊀郝㊀霞,李军葛,潘国治,等.碱性盐溶液蚀刻法制备新型多孔纳米减反增透玻璃[J].硅酸盐通报,2020,39(4):1296-1301.HAO X,LI J G,PAN G Z,et al.Preparation process of new type nano-porous antireflective glass by alkaline salt solution etching method[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2020,39(4):1296-1301(in Chinese).[6]㊀赵㊀军,张红凯,薛明俊,等.模板剂与工艺条件对减反射玻璃光透过率的影响[J].玻璃搪瓷与眼镜,2023,51(1):1-6.ZHAO J,ZHANG H K,XUE M J,et al.Influence of template agents and process conditions on the light transmittance of anti-reflective coating glasses[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2023,51(1):1-6(in Chinese).[7]㊀刘志海.我国减反射玻璃发展现状及趋势[J].玻璃,2019,8:1-8.LIU Z H.Development status and trend of anti-reflection glass in China[J].Glass,2019,8:1-8(in Chinese).[8]㊀SARKIN A S,EKREN N,SA㊅GLAMŞ.A review of anti-reflection and self-cleaning coatings on photovoltaic panels[J].Solar Energy,2020,第4期郝㊀霞等:Na2O-CaO-SiO2平板玻璃减反射功能化研究1373㊀199:63-73.[9]㊀ZHANG G L,HUANG J D,WANG L S,et al.Design and preparation of anti-reflection nanoarray structure on the surface of space solar cellglass cover[J].Coatings,2023,13(6):1092.[10]㊀DEY T,NAUGHTON D.Nano-porous sol-gel derived hydrophobic glass coating for increased light transmittance through greenhouse[J].Materials Research Bulletin,2019,116:126-130.[11]㊀CANNAVALE A,FIORITO F,MANCA M,et al.Multifunctional bioinspired sol-gel coatings for architectural glasses[J].Building andEnvironment,2010,45(5):1233-1243.[12]㊀MORIMOTO T,SANADA Y,TOMONAGA H.Wet chemical functional coatings for automotive glasses and cathode ray tubes[J].Thin SolidFilms,2001,392(2):214-222.[13]㊀NICHKALO S,DRUZHININ A,EVTUKH A,et al.Silicon nanostructures produced by modified MacEtch method for antireflective Si surface[J].Nanoscale Research Letters,2017,12(1):106.[14]㊀SU W X,WU C Y,LEE Y C.Anti-reflection nano-structures fabricated on curved surface of glass lens based on metal contact printinglithography[J].Microelectronic Engineering,2019,214(J):15-20.[15]㊀王朝勇.减反射和自清洁功能薄膜的制备与表征[D].郑州:郑州大学,2016.WANG Z Y.Preparation and characterization of antireflection and self-cleaning functional films[D].Zhengzhou:Zhengzhou University,2016(in Chinese).[16]㊀黄光伟,田维坚,卜江萍.超宽带增透膜新的设计法[J].光子学报,2007,36(9):1694-1696.HUANG G W,TIAN W J,BU J P.New design of super wide bandwidth antireflection film[J].Acta Photonica Sinica,2007,36(9):1694-1696(in Chinese).[17]㊀张㊀霄,杭凌侠.PECVD技术制备光学减反射膜工艺探索[J].光学技术,2011,37(1):97-100.ZHANG X,HANG L X.Preparation of anti-reflection films by PECVD technology[J].Optical technique,2011,37(1):97-100(in Chinese).[18]㊀XI J Q,SCHUBERT M F,KIM J K,et al.Optical thin-film materials with low refractive index for broadband elimination of fresnel reflection[J].Nature Photonics,2007,1:176-179.[19]㊀户霄月.溶胶凝胶法制备多功能SiO2减反射膜及其性能表征[D].北京:北京交通大学,2021.HU X Y.Preparation and characterization of multifunctional SiO2antireflection film by sol-gel method[D].Beijing:Beijing Jiaotong University, 2021(in Chinese).[20]㊀LIN H F,QIU Z Y,HUANG P N,et al.Preparation of antireflective coatings with moisture resistance and a widely tunable refractive index bycombining the sol-gel method with evaporation concentration[J].Construction and Building Materials,2022,318:125810.[21]㊀LIU L Q,WANG X L,JING M,et al.Broadband and omnidirectional,nearly zero reflective photovoltaic glass[J].Advanced Materials,2012,24(47):6318-6322.[22]㊀ZHENG Y Y,ZHOU Z H,CAO W,et al.Robust,low haze and graded porous anti-reflective glass by Tailoring the Nanostructures[J].Ceramics International,2020,46(11):18623-18631.[23]㊀DU X,HE J H.Structurally colored surfaces with antireflective,self-cleaning,and antifogging properties[J].Journal of Colloid and InterfaceScience,2012,381(1):189-197.[24]㊀李真一.梯度折射率减反射光伏玻璃的研究[D].青岛:中国海洋大学,2014:10-12.LI Z Y.Study on gradient refractive index antireflection photovoltaic glass[D].Qingdao:Ocean University of China,2014:10-12(in Chinese).[25]㊀LAW A M,JONES L O,WALLS J M.The performance and durability of anti-reflection coatings for solar module cover glass-a review[J].SolarEnergy,2023,261:85-95.。
17根据Na2OCaOSiO2系...
本人在网络上找了N久的,目前最全的,只有极个别简单的题没有写出来，别的都很全的.晶体结构2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
解：（1）h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）；（2）（321）5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
解：MgO为NaCl型，O2-做密堆积，Mg2+填充空隙。
rO2- =0.140nm，rMg2+=0.072nm，z=4，晶胞中质点体积：(4/3³πr O2-3+4/3³πrMg2+ 3)³4，a=2(r++r-)，晶胞体积=a3，堆积系数=晶胞中MgO体积/晶胞体积=68.5%，密度=晶胞中MgO 质量/晶胞体积=3.49g/cm3。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
解：体心：原子数 2，配位数 8，堆积密度 55.5%；面心：原子数 4，配位数 6，堆积密度 74.04%；六方：原子数 6，配位数 6，堆积密度 74.04%。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
解：u=z1z2e2N0A/r0×(1-1/n)/4πε0，e=1.602×10-19，ε0=8.854×10-12，N0=6.022×1023，NaCl：z1=1，z2=1，A=1.748，n Na+=7，n Cl-=9，n=8，r0=2.81910-10m，u NaCl=752KJ/mol；MgO：z1=2，z2=2，A=1.748，n O2-=7，n Mg2+=，n=7，r0=2.1010m，u MgO=392KJ/mol；∵u MgO> u NaCl，∴MgO的熔点高。
Na2O-CaO-SiO2系玻璃熔制的澄清过程
Na2O－ＣaO－ＳiO2系玻璃熔制的澄清过程在玻璃的熔制过程中，由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃与气体介质及耐火材料的相互作用等原因而析出大量气体，其中大部分气体散于空间，剩余的气体将溶解于玻璃液中，少部分以气泡的形式存在，还有的某些气体与玻璃液中某种成分重新形成化合物，这样玻璃中气体有四种存在形式：1可见气体；2溶解气体；3化学结合气体；④吸附在玻璃表面的气体。
玻璃中气体的来源有以下几种：①配合料带入O2、N2；②各种盐类分解：CO2、O2、SO2、NO2、NO、N2等；③温度上升，溶解度下降时析出可见气泡；④易挥发组分挥发及水份蒸发；⑤窑压减小，溶解在玻璃液中的气体析出；⑥耐火材料带来：孔隙、被浸蚀后分解。
玻璃的澄清过程是指排除可见气体的过程，它有两种方式同时进行：1大于临界泡径的气泡由玻璃液内上升到玻璃液面，然后进入大窑内空间；2小于临界泡径的气泡在玻璃液的表面张力的作用下溶解于玻璃液中而消失。
玻璃液的黏度决定了大气泡从玻璃液中上升的速度，而表面张力则影响小气泡收缩并消失的速度。
大气泡的上升速度与黏度成反比，而黏度又和玻璃成分、玻璃液的温度有关。
玻璃液在成分确定的情况下，温度越高，黏度越低，气泡上升速度越快。
玻璃液表面张力越大，小气泡的收缩、消失速度越快。
玻璃液的表面张力与玻璃液的成分和温度有关，温度降低，表面张力增大。
黏度和表面张力对排除可见气体看来似乎是一对矛盾，事实上在生产中可以合理解决：在澄清部合理地提高温度，使大气泡迅速排除，而小气泡在以后的冷却过程中逐渐收缩、消失。
在高温澄清过程中，玻璃液内所溶解的气体、气泡中的气体以及炉气这三者之间的平衡关系是由某种气体在各相中的分压所决定的，气体总是由分压高的相进入分压低的相。
我们降低窑炉空间压力（当然不能为负压，否则冷空气会进入使能耗增加），有利于玻璃液排除气体。
当一种Ａ气体进入有Ｂ气体的气泡时，气泡总压将增加，Ｂ气体的分压将减少，这样玻璃液中的Ｂ气体将向气泡中扩散，直到两相的分压相等为止。
玻璃的原料
玻璃的原料--芒硝窗玻璃：又称钠钙硅玻璃，主要成分Na2O-CaO-SiO2还有MgO等。
玻璃的原料：石灰石（CaCO3）、白云石（MgCO3-CaCO3）、纯碱（Na2CO3）、芒硝（Na2SO4）、石英砂（SiO2）等。
用上述原料，粉磨，并按一定的比例混合均匀后（加一部分水，提高均匀度及其他工艺上的要求），然后入玻璃窑熔制。
玻璃熔制过程包括：硅酸盐的形成，玻璃体的形成，澄清，均化及冷却。
石灰石、白云石、纯碱、芒硝都会产生气体，这样不仅对玻璃形成无害，而且有利于玻璃的澄清与均化，工厂一般还要加入一部分澄清剂，生成大量的气泡，气泡在上浮的过程中，复合小气泡，这就是玻璃澄清的机理。
Na2CO3+SiO2 =(高温)Na2SiO3+CO2CaCO3+SiO2=(高温)CaSiO3+CO2玻璃熔制概论1.原料熔化1.1硅酸盐形成1.1.1原料本身的加热变化1.1.2原料间相互加热反应1.1.3原料加热之挥发损失1.2玻璃液形成1.3影响熔化因素2.玻璃液澄清2.1气体间之转化与平衡2.2气体与玻璃液相互作用2.3澄清剂之化学作用2.4澄清之物理作用3.玻璃液均化3.1不均物的熔解与扩散均化3.2玻璃液的对流均化3.3气泡上升搅拌均化4.玻璃液冷却4.1硫酸盐的热分解4.2溶解气体析出4.3玻璃液流股间的化学反应4.4含钡玻璃产生二次气泡4.5电化学反应5.玻璃熔制之影响因素5.1玻璃组成5.2原料物理状态5.2.1原料的选择5.2.2颗粒的粗细5.2.3原料的水分5.2.4碎玻璃影响5.3投料方式5.4澄清剂5.5助熔剂5.5.1氧化锂5.5.2霞石5.5.3高炉炉渣5.6熔解控制5.6.1温度控制5.6.2压力控制5.6.3气氛控制5.6.4液面控制5.6.5泡界线控制5.7玻璃液流5.8熔制技术改良的影响玻璃熔制概论：玻璃熔制包含许多复杂的过程，为一系列之物理、化学、物理化学变化；在加热过程中发生之变化如下表：物理变化化学变化物理化学变化原料加热固相反应共熔体形成原料脱水碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐分解固态的熔解与液态互熔成分熔化水化合物分解玻璃液、火焰、气泡间作用晶相转化化学结合水的分解玻璃液与耐火材料作用成分挥发硅酸盐的形成与相互作用从加热原料到熔制成玻璃液，根据熔制过程的不同分为以下五种阶段：1.硅酸盐形成：在加热过程中，原料中各种组成经化学、物理变化后，大部分之气体产物皆已挥发，此阶段完成了玻璃熔解主要反应过程，玻璃原料转化成硅酸盐和SiO2组成的不透明烧结物；以<容>所生产之钠钙硅玻璃而言，此阶段温度约在800~900℃完成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Na2O－ＣaO－ＳiO2系玻璃熔制的澄清过程
在玻璃的熔制过程中，由于配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃与气体介质及耐火材料的相互作用等原因而析出大量气体，其中大部分气体散于空间，剩余的气体将溶解于玻璃液中，少部分以气泡的形式存在，还有的某些气体与玻璃液中某种成分重新形成化合物，这样玻璃中气体有四种存在形式：1可见气体；2溶解气体；3化学结合气体；④吸附在玻璃表面的气体。
玻璃中气体的来源有以下几种：
①配合料带入O2、N2；
②各种盐类分解：CO2、O2、SO2、NO2、NO、N2等；
③温度上升，溶解度下降时析出可见气泡；
④易挥发组分挥发及水份蒸发；
⑤窑压减小，溶解在玻璃液中的气体析出；
⑥耐火材料带来：孔隙、被浸蚀后分解。
玻璃的澄清过程是指排除可见气体的过程，它有两种方式同时进行：1大于临界泡径的气泡由玻璃液内上升到玻璃液面，然后进入大窑内空间；2小于临界泡径的气泡在玻璃液的表面张力的作用下溶解于玻璃液中而消失。
玻璃液的黏度决定了大气泡从玻璃液中上升的速度，而表面张力则影响小气泡收缩并消失的速度。
大气泡的上升速度与黏度成反比，而黏度又和玻璃成分、玻璃液的温度有关。
玻璃液在成分确定的情况下，温度越高，黏度越低，气泡上升速度越快。
玻璃液表面张力越大，小气泡的收缩、消失速度越快。
玻璃液的表面张力与玻璃液的成分和温度有关，温度降低，表面张力增大。
黏度和表面张力对排除可见气体看来似乎是一对矛盾，事实上在生产中可以合理解决：在澄清部合理地提高温度，使大气泡迅速排除，而小气泡在以后的冷却过程中逐渐收缩、消失。
在高温澄清过程中，玻璃液内所溶解的气体、气泡中的气体以及炉气这三者之间的平衡关系是由某种气体在各相中的分压所决定的，气体总是由分压高的相进入分压低的相。
我们降低窑炉空间压力（当然不能为负压，否则冷空气会进入使能耗增加），有利于玻璃液排除气体。
当一种Ａ气体进入有Ｂ气体的气泡时，气泡总压将增加，Ｂ气体的分压将减少，这样玻璃液中的Ｂ气体将向气泡中扩散，直到两相的分压相等为止。
我们在玻璃生产中到用澄清剂在一定的温度下分解放出某种气体，然后在玻璃液中扩散、渗入核泡中使它们长大而排除，或者在一定温度下吸收或者化合气泡中气体，使气泡减小到临界泡径以下而消失。
澄清剂是利用气体来加速玻璃液的饱和，它只对玻璃液中第二相的气泡显示决定性作用，该气体经扩散、渗透进入气泡中，使气泡增大。
芒硝是Ｎａ2－CaO－SiO2系玻璃生产中常用的澄清剂，分解后产生O2、SO2、SO3，它一般与煤粉配合使用，产生的气体基本上是CO2、SO2和SO3，它们在玻璃液中存在如下反应：
1Na2SO4+2C→Na2S+2CO2↑（400℃开始，500℃反应激烈）
2Na2S+Na2SO4+2SiO2→2Na2SiO3+SO2↑+S↑（865℃）
32Na2SO4→2Na2O+2SO2↑+O2↑（1200℃~~1300℃）
42Na2SO4+2SiO2+C→2Na2SiO3+CO2↑+2SO2↑（720℃~~1000℃）O2在玻璃液中物理溶解度极小，主要靠化合溶解，它取决于变价离子的含量。
SO2在玻璃液中的溶解度与玻璃液含碱量、气相中O2的分压、熔体温度有关。
随着熔体的含碱量
增加，SO3溶解度增加，这是因为发生如下反应：
XNa2O.ySiO2+SO3→NaSO4+（x-1）Na2O.ySiO2
当低于1200℃时，温度上升，SO3溶解度增加；当高于1200℃时，由于热分解使Na2SO4含量降低，随着温度上升，SO3溶解度降低，至1300℃Na2SO4完全分解。
玻璃液的澄清质量与加入的芒硝用量、炭粉用量及窑内氧化—还原气氛之间存在如下关系：
①芒硝用量过多，则产生过量芒硝水，形成芒硝泡；
芒硝用量过少，则澄清效果不好，且容易产生生料疙瘩。
②炭粉用量过多，则使芒硝过早分解，造成硝水不足，不能很好地熔解砂粒；
炭粉用量过少，芒硝分解缓慢且不完全，也会产生过量硝水，产生芒硝泡。
③1＃、2＃小炉火焰要求保持还原气氛，目的是保证炭粉在芒硝分解之前尽量少被消
耗，为芒硝在高温下分解提供足够的炭粉。
末对小炉一般采用氧化气氛，主要是因
为SO2和SO3在玻璃液中溶解度的差异。
由于澄清不完全，玻璃液中会存在大量
的微小气泡，气泡中的气体主要是SO2。
单纯的SO2溶解速度慢，但与O2化合成
SO3后就容易进入玻璃网络，由于SO2与O2反应后溶入玻璃液，SO2微泡消失。
利用Na2SO4作澄清剂会产生硫化物，它在加强着色的同时还增加了光吸收，因此对光学性能要求较高的玻璃不用芒硝作澄清剂，而采用As2O3和NaNO3。
As2O3在低温时吸收NaNO3释放的O2而形成As2O5，As2O5在高温下分解又释放出O2而促使玻璃液澄清，其反应式为：
①2NaNO3→2NaNO2+O2↑
②As2O3+O2→As2O5（400℃~1300℃）
③As2O5→As2O3+O2↑（＞1300℃）
利用As2O3和NaNO3作澄清剂与Na2SO4和炭粉作澄清剂对窑内的气氛控制不一样，它要求1＃、2＃小炉保持氧化气氛，保证反应式①、②顺利进行，澄清部应保持还原气氛，保证③式顺利进行。
As2O3和NaNO3的加入量应合适，否则会产生浮光现象。
以上两种澄清剂是在一定的温度下释放出某种气体，然后在玻璃液中扩散，渗入气泡或核泡中使它们长大而排除；或者在一定温度下吸收或化合气泡中的气体，使气泡减小到临界泡径以下而消失。
另一类澄清剂是卤化物，它断裂玻璃的结构来降低玻璃液的黏度，并形成挥发物质来起到澄清作用。
通过分析玻璃的澄清过程，不难找到一套合理的澄清工艺：
①降低玻璃液澄清黏度：在设计成分时加入能降低黏度的成分，提高澄清温度；
②根据选用的澄清剂的特性，控制合适的窑炉气氛来保证澄清剂作用充分发挥；
③窑压控制为微正压，压力不要太高。