玻璃工艺学
玻璃工艺学(3篇)
第1篇一、玻璃工艺学的起源玻璃工艺学的起源可以追溯到古代，早在公元前2500年左右，人类就开始了玻璃的制造。
古埃及人最早利用当地的石英砂、石灰石和木炭等原料，通过高温加热制成了一种被称为“古埃及玻璃”的器皿。
随后，玻璃工艺逐渐传播到希腊、罗马等地，形成了独特的玻璃文化。
二、玻璃的原料玻璃的主要原料包括石英砂、石灰石、长石、纯碱和硼砂等。
这些原料在玻璃制造过程中发挥着不同的作用：1. 石英砂：石英砂是玻璃的主要原料，其主要成分是二氧化硅，约占玻璃成分的70%。
石英砂具有良好的耐热性、化学稳定性和透明度。
2. 石灰石：石灰石在玻璃制造中起到稳定剂的作用，可以降低玻璃的熔点和粘度，提高玻璃的透明度和强度。
3. 长石：长石是玻璃的助熔剂，可以降低玻璃的熔点，提高玻璃的化学稳定性。
4. 纯碱：纯碱是玻璃的熔剂，可以降低玻璃的熔点，提高玻璃的透明度和化学稳定性。
5. 硼砂：硼砂在玻璃制造中起到提高玻璃耐热冲击性的作用。
三、玻璃的制造玻璃的制造过程主要包括以下几个步骤：1. 配方：根据玻璃的种类和性能要求，确定原料的配比。
2. 熔融：将配好的原料在高温下熔融，熔融温度一般为1400℃左右。
3. 成形：将熔融的玻璃液通过冷却、拉伸、吹制等方法，使其成为所需形状的玻璃制品。
4. 退火：将成形的玻璃制品在退火炉中加热至一定温度，保持一段时间，以消除内应力，提高玻璃的强度和稳定性。
5. 精加工：对玻璃制品进行切割、磨光、抛光等精加工，以满足不同的使用要求。
四、玻璃的加工玻璃的加工方法主要包括以下几种：1. 切割：使用切割机将玻璃制品切割成所需尺寸。
2. 磨光：使用磨光机对玻璃制品表面进行磨光处理，提高其透明度和光洁度。
3. 抛光：使用抛光机对玻璃制品表面进行抛光处理，使其达到镜面效果。
4. 热处理：通过热处理改变玻璃的物理和化学性能，如提高玻璃的强度、耐热冲击性等。
5. 化学处理：通过化学处理改变玻璃的表面性能，如增加防污、防雾等功能。
玻璃工艺学
广义的玻璃包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃，狭义的玻璃仅指无机玻璃。
玻璃具有良好的光学和电学性能，较好的化学稳定性，有一定的耐热性能，透明而质硬，可以用多种成型方法和加工方法制成形状多变、大小不一的玻璃制品，并且可以通过调整玻璃的化学组成改变其性能，以满足不同使用条件的需要。
制造玻璃的原料易于获得，价格低廉。
因此，玻璃制品被广泛应用于建筑、轻工、交通、医药、化工、电子、航天等各个领域。
一.平板玻璃概况平板玻璃是与国民经济和人民生活密切相关的极为重要的原材料和生活资料。
机制平板玻璃自 20 世纪问世以来，有诸多的生产方法，如：有槽法、无槽法、平拉法、对辊法和格拉威伯尔法，总称为传统工艺。
采用上述方法生产的平板玻璃统称为普通平板玻璃。
1957 年，英国人匹尔金顿 (Pilkington) 发明了浮法工艺 (PB 法 ) ，并获得了专利权。
匹尔金顿公司于 1959 年建厂，生产出质量可与磨光玻璃相媲美的浮法玻璃，拉制速度数倍乃至十数倍于传统工艺，生产成本却相差无几。
1963 年美国、日本等玻璃工业发达的国家，争先恐后地向英国购买 PB 法专利，纷纷建立了浮法玻璃生产线，在极短的时间内，浮法玻璃取代了昂贵的磨光玻璃，占领了市场，满足了汽车制造工业的要求，使连续磨光玻璃生产线淘汰殆尽。
随着浮法玻璃生产成本的降低，可生产品种的扩大 (O ． 5 ～ 50ram 厚度 ) ，又逐步取代了平板玻璃的传统工艺，成为世界上生产平板玻璃最先进的工艺方法。
1975 年，美国匹兹堡公司 (PPG) 发明了新浮法 (LB 法 ) ，并获得了专利权。
浮法工艺的出现，使世界平板玻璃产量有了大幅度的提高，从 1960 年的 434 万 t 增长到 1990 年的2300 万 t ，折合 2mm 厚玻璃 46 亿 m 2 ，平均年增长率％，其中浮法玻璃约占 80 ％， 1994 年世界平板玻璃的产量约为 2500 ～ 2600 万 t 。
玻璃工艺学讲课用
如防弹玻璃、防火玻璃等，用于提供安全防护功能。
汽车玻璃
1 2
风挡玻璃
提供驾驶员前方视野，同时承受风阻和冲击。
车窗玻璃
车窗玻璃需具备高透光性、抗冲击性和隔热性 能。
3
灯光玻璃
用于车头灯和尾灯，要求具有高透射性和耐候 性。
光学玻璃
镜头玻璃
用于制造相机、望远镜等仪器的镜头，要求具有高透光性、折射率等特性。
玻璃在各时期的应用
古代玻璃的应用
中世纪玻璃的应用
在古代，玻璃主要用于制作装饰品、 器皿等。例如，古埃及人用玻璃制作 了各种珠子、镜子等装饰品，而罗马 人则用玻璃制作了窗户、水壶等器皿 。
中世纪时期，玻璃的应用范围进一步 扩大，被广泛用于建筑、眼镜等领域 。例如，威尼斯的眼镜制造工艺在当 时非常发达，很多学者和医生都使用 这种眼镜。
玻璃的成型与退火
成型工艺
通过吹制、压延、拉制等 成型工艺，将玻璃液态转 化为各种形状和尺寸的制 品。
退火
为了消除玻璃制品内部的 热应力，将制品缓慢冷却 至室温，以避免裂纹和变 形。
加工与修饰
对成型后的玻璃制品进行 切割、磨削、钻孔等加工 操作，以满足不同应用需 求。
特殊玻璃的制造工艺
特种玻璃
如光导纤维、激光晶体等具有 特殊光学、机械和化学性能的
以上内容是关于玻璃工艺学中的基本性 质，希望能帮助您更好地理解这门学科 。
夹层玻璃由两层或多层玻璃板组成，具 有较好的抗冲击性能和隔热性能。
普通玻璃具有较高的透光性和良好的隔 热性能，但强度较低。
钢化玻璃经过高温处理，强度较高，但 易碎。
03
玻璃的制造工艺
玻璃的原料及配料
硅酸盐矿物
玻璃工艺学课件
玻璃工艺学课件玻璃工艺学课件玻璃工艺学是一门研究玻璃制造和加工技术的学科，它涵盖了从原材料选择到成品制作的各个环节。
在这门课程中，学生将学习到关于玻璃的物理性质、化学组成以及各种加工技术等知识。
本文将介绍一些关于玻璃工艺学的重要内容。
1. 玻璃的基本知识玻璃是一种非晶态的无机物质，由硅酸盐和其他氧化物组成。
它的主要成分是二氧化硅（SiO2），但也可以添加其他元素来改变其性质。
玻璃的制造过程通常包括原料的配比、熔化、成型和退火等步骤。
了解玻璃的基本知识对于理解其加工技术至关重要。
2. 玻璃的成型技术玻璃的成型技术是玻璃工艺学中的重要内容之一。
常见的成型技术包括吹制、拉伸、压制和注塑等。
吹制是一种常用的玻璃成型技术，通过将玻璃坯料加热至可塑状态后，利用吹气的方式将其吹制成所需的形状。
拉伸是一种将玻璃坯料拉伸成细丝或薄片的技术，常用于光纤制造。
压制是一种利用模具将玻璃坯料压制成所需形状的技术，常用于制作玻璃容器。
注塑是一种将熔融的玻璃注入模具中成型的技术，常用于制作复杂形状的玻璃制品。
3. 玻璃的装饰技术玻璃装饰技术是玻璃工艺学中的另一个重要内容。
玻璃装饰可以通过各种方式实现，如烧花、烤彩、贴花、雕刻等。
烧花是一种将花纹或图案烧制在玻璃表面的技术，常用于制作玻璃器皿。
烤彩是一种将彩色颜料烤制在玻璃表面的技术，常用于制作彩色玻璃窗。
贴花是一种将花纹或图案贴在玻璃表面的技术，常用于制作玻璃饰品。
雕刻是一种利用工具将玻璃表面进行雕刻的技术，常用于制作玻璃雕塑。
4. 玻璃的热处理技术热处理是玻璃工艺学中的重要分支之一。
热处理可以改变玻璃的物理性质，如增加其强度和耐热性。
常见的热处理技术包括钢化、淬火和退火等。
钢化是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术，使其表面形成压应力，提高其强度和耐冲击性。
淬火是一种将玻璃加热至高温后迅速冷却的技术，使其整体形成压应力，提高其耐热性。
退火是一种将玻璃加热至适当温度后缓慢冷却的技术，以消除内部应力和改善玻璃的物理性质。
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%；
玻璃工艺学
四、玻璃的种类
➢ 日用玻璃：瓶罐、器皿、保温瓶、工艺美术品等。 ➢ 建筑玻璃：窗玻璃、平板玻璃、空心玻璃砖、隔声、 隔热的泡沫玻璃等。钢化玻璃、磨光玻璃、夹层玻璃 等装配着各种运输工具。 ➢ 电真空玻璃和照明玻璃：需要其具有透明、气密、 绝缘等特性，是制造电子管、电视机、电灯等不可取 代的。
➢ 光学玻璃：用于生产显微镜、望远镜、照相 机等各种复杂的光学仪器。
➢ 试验用具：化学仪器、温度计等。 ➢ 玻璃纤维：以及与各种树脂制成的玻璃钢。
五、玻璃的基础研究
➢ 玻璃的结构 ➢ 玻璃的形成、分相与析晶 ➢ 功能玻璃的能量转换与失效机理 ➢ 有机无机材料（有机改性硅酸盐）
六、本课程研究的内容
2、阳离子配位状态的影响
① 一价碱金属离子R+ ② 二价碱土金属氧化物RO ③ 场强大的阳离子
双碱效应（混合碱效应、中和效应）：
在硅酸盐熔体或玻璃中，R2O总量不变， 由一种R2O 部分取代另外一种R2O时，玻 璃的某些性质不是呈线性变化、而是出现 明显的极值，这就是双碱效应。
双碱效应
压制效应：
玻璃科学基础 ； ➢ 19世纪中期——发生炉煤气、蓄热室池窑得以应用，开始
出现蒸汽机。； ➢ 1903年——机械吹筒法 ； ➢ 1913年——比利时弗克法建厂，1922年传入中国 ； ➢ 1916年——美国人柯尔本法建厂，七十年代传入中国 ； ➢ 1925年——美国皮兹堡法建厂，六十年代传入中国 ； ➢ 1959年——浮法研制成功，1962年建厂 ； ➢ 1971年——洛阳浮法投产；
石英玻璃结构
碱硅酸盐玻璃结构
--
+Na2O
硅离子 桥氧离子 非桥氧离子
+2Na+
玻璃工艺学(玻璃书籍)
第一节概述1．物质的玻璃态自然界中，物质存在着三种聚集状态，即气态，液态和固态。
固态物质又有两种不同的形式存在，即晶体和非晶体（无定形态）。
玻璃态属于无定形态，其机械性质类似于固体，是具有一定透明度的脆性材料，破碎时往往有贝壳状断面。
但从微观结构看，玻璃态物质中的质点呈近程有序，远程无序，因而又有些象液体。
从状态的角度理解，玻璃是一种介于固体和液体之间的聚集状态。
对于“玻璃”的定义，二十世纪四十年代以来曾有过几种不同的表述。
1945年，美国材料试验学会将玻璃定义为“熔化后，冷却到固化状态而没有析晶的无机产物”。
也有将玻璃定义扩展为“物质（包括有机物，无机物）经过熔融，在降温冷却过程中因粘度增加而形成的具有固体机械性质的无定形物体”。
我国的技术词典中把“玻璃态”定义为；从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。
其实，在上世纪八十年代，有人提出上述定义‘是多余的限制’。
因为，无机物可以形成玻璃，有机物也可以形成玻璃，显然早期的表述并不合适。
另外，经过熔融可以形成玻璃，不经过熔融也可以形成玻璃，例如，经过气相沉积，溅射可得到非晶态材料，采用溶胶-凝胶法也可以得到非晶态材料，可见后期的表述也并不妥当。
现代科学技术的发展已使玻璃的含义有了很大的扩展。
因此，有人把具有下述四个通性的物质不论其化学性质如何，均称为玻璃。
这四个通性是；（1）各相同性。
玻璃的物理性质，如热膨胀系数，导热系数，导电性，折射率等在各个方向都是一致的。
表明物质内部质点的随机分布和宏观的均匀状态。
（2）介稳性。
熔体冷却成玻璃体时并没有处于能量最低的状态，仍然有自发转变为晶体的倾向，因而，从热力学的观点看，处于介稳状态。
但常温下玻璃的粘度非常大，自发转变为晶体的速度非常慢，所以，从动力学的观点看，它又是非常稳定的。
（3）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。
玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度区间（转化温度范围）进行的，性质变化过程是连续的和可逆的，它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。
玻璃工艺学课件
玻璃工艺学课件玻璃工艺学课件玻璃工艺学是一门涉及玻璃制造和加工技术的学科，它探讨了玻璃的成分、制造过程、加工方法以及应用领域等方面的知识。
在这门课程中，学生将学习如何通过控制材料的成分和制造工艺，创造出各种不同的玻璃产品。
一、玻璃的基本成分和制造过程玻璃是由硅酸盐类物质熔融后迅速冷却而成的无定形固体。
其基本成分包括二氧化硅、氧化钠、氧化钙等。
制造玻璃的过程主要包括原料准备、熔化、成型和退火等步骤。
1. 原料准备：根据所需玻璃的特性和用途，选择适当的原料，并进行粉碎、混合等处理。
2. 熔化：将混合好的原料放入玻璃熔炉中，加热至高温，使其熔化成液体。
3. 成型：熔融的玻璃通过吹制、浇铸、拉伸等方式进行成型，制成各种形状的玻璃制品。
4. 退火：为了消除内部应力，提高玻璃的强度和耐热性，制成的玻璃制品需要进行退火处理。
二、玻璃的加工方法除了制造过程外，玻璃工艺学还涉及到玻璃的加工方法。
通过不同的加工方法，可以改变玻璃的形状、表面特性以及性能。
1. 磨削：磨削是一种常见的玻璃加工方法，通过使用磨料和磨具对玻璃表面进行磨削，可以获得平滑的表面和精确的尺寸。
2. 切割：切割是将玻璃切割成所需形状的方法。
常用的切割工具包括切割刀、切割机等。
3. 雕刻：雕刻是将玻璃表面进行刻痕、纹理等处理的方法。
通过雕刻，可以为玻璃制品增添独特的艺术效果。
4. 热处理：热处理是通过加热和冷却等过程改变玻璃的性能。
常见的热处理方法包括钢化、淬火等。
三、玻璃的应用领域玻璃是一种常见的材料，广泛应用于建筑、家居、汽车、光学等领域。
在建筑领域，玻璃可以用于窗户、门、幕墙等部位，提供采光和景观效果。
在家居领域，玻璃可以用于制作家具、装饰品等。
在汽车领域，玻璃被用于汽车的前后挡风玻璃、车窗等。
在光学领域，玻璃可以制作光学镜片、光纤等。
四、玻璃工艺学的发展趋势随着科技的不断进步，玻璃工艺学也在不断发展。
一方面，新的材料和工艺不断涌现，使得玻璃的性能和应用领域得到了拓展。
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。
玻璃工艺学
玻璃工艺学玻璃工艺学，顾名思义，是研究玻璃制作技艺和工艺的学科。
它主要探讨的是玻璃的特性、性质以及制作过程中的技术要点等。
玻璃工艺学不仅包括玻璃的物理和化学性质，还包括对玻璃的作用力学、热处理和表面性质的研究。
在玻璃工艺学中，研究的重点之一是玻璃的成分和结构。
从化学角度来看，玻璃是一种非晶体材料，由硅酸盐或硅酸盐替代物提供的硅氧键构成。
根据不同的配方和加工技术，可以制得各种不同用途的玻璃，如平板玻璃、光纤、玻璃器皿等。
在玻璃工艺学中，还研究玻璃的熔化和成型技术。
玻璃的熔化需要高温，一般在1200℃到1600℃之间。
熔化玻璃后，需要通过不同的方法进行成型。
常见的成型方法有吹制、拉伸和挤压等。
吹制是将熔化玻璃注入到铜质模具中，然后用气压将其吹成制定的形状。
拉伸是将玻璃棒加热至软化状态，然后通过外力拉伸成细丝或纤维。
挤压则是在熔融状态下将玻璃压入特定的模具中。
玻璃工艺学还研究玻璃的加工和装饰技术。
在加工方面，通过切割、磨削和打磨等方法，可以将玻璃加工成各种不同形状和尺寸的制品。
在装饰方面，常用的方法包括印刷、雕刻、烧绘和镀膜等。
这些技术使得玻璃制品可以具有各种不同的外观和特性，满足不同的需求和应用。
除了以上提到的内容，玻璃工艺学还涉及到玻璃的应用和性能评估等方面。
玻璃作为一种优质、耐用且易于加工的材料，广泛应用于建筑、汽车、光电子、生物医药等领域。
对于不同的应用领域，需要评估玻璃的特性，包括透明度、强度、抗冲击性、耐腐蚀性等。
这些评估可以通过一系列的物理和化学实验来完成。
总的来说，玻璃工艺学对于了解玻璃的性质和制作过程具有重要意义。
通过研究玻璃的成分、结构以及加工和装饰技术，可以更好地利用玻璃材料的优点，满足人们对于各种各样玻璃制品的需求。
玻璃工艺学是一门综合性学科，涉及到材料科学、化学、物理、机械工程等多个领域的知识。
它的研究范围广泛且具有深度，可以从宏观和微观的角度来探索玻璃的特性和制作工艺。
下面将继续介绍玻璃工艺学的其他方面。
玻璃工艺学-玻璃工艺学原理
在玻璃工艺制备过程中，智能化和自动化 技术将得到更广泛的应用，提高生产效率 和产品质量。
环保与可持续发展
跨领域合作与创新
未来玻璃工艺学将更加注重环保和可持续 发展，推动绿色生产技术和清洁能源的应 用，减少对环境的影响。
玻璃工艺学将与建筑、家居、艺术、科技 等领域进行更广泛的跨领域合作与创新， 拓展应用领域和市场空间。
产生原因可能是成型温度过低 、冷却速度过快或应力过大等 。解决方法包括提高成型温度 、控制冷却速度以及减小应力 等。
产生原因可能是模具设计不合 理、成型温度过高或冷却不均 匀等。解决方法包括优化模具 设计、降低成型温度以及改善 冷却条件等。
产生原因可能是原料不纯、熔 化不良或模具磨损等。解决方 法包括提高原料纯度、加强熔 化过程控制以及定期更换模具 等。
06
热处理技术与设备
热处理目的和原理
改善玻璃的机械性能
通过热处理，可以消除或减小玻璃的内应力，提高玻璃的强度和 韧性，从而改善玻璃的机械性能。
调整玻璃的光学性能
热处理可以改变玻璃的结构和成分，进而影响其光学性能，如透过 率、折射率等。
提高玻璃的化学稳定性
通过热处理，可以使玻璃表面的成分和结构发生变化，从而提高其 耐腐蚀性、耐候性等化学稳定性。
03
高效保温技术
高效保温技术是指通过采用高性能的保温材料或结构来减少热量损失的
一种技术。在玻璃熔窑中采用高效保温技术可以降低能耗和提高生产效
率。
05
成型加工方法与设备
成型方法分类及特点
第一季度
第二季度
第三季度第四季度源自压延成型将熔融的玻璃液通过压 延机的两个压延辊之间 的缝隙，经压延和拉伸 形成具有所需截面形状 的玻璃带的过程。该方 法适用于生产平板玻璃 、压花玻璃等。
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
《玻璃工艺学》教学大纲
《玻璃工艺学》教学大纲一、课程基本信息课程名称：玻璃工艺学课程类别：专业必修课课程学分：＿____课程总学时：＿____授课对象：＿____二、课程教学目标通过本课程的学习，使学生系统地掌握玻璃的基本性质、组成、结构、制备工艺和应用等方面的知识，了解玻璃工业的发展现状和趋势，培养学生分析和解决玻璃生产实际问题的能力，为今后从事玻璃相关领域的工作和研究打下坚实的基础。
具体目标如下：1、知识目标了解玻璃的定义、分类和发展历程。
掌握玻璃的组成、结构和物理化学性质之间的关系。
熟悉玻璃原料的种类、性质和选用原则。
掌握玻璃的熔制、成型、退火等主要生产工艺过程及原理。
了解玻璃的深加工技术和应用领域。
2、能力目标能够根据玻璃的性能要求进行合理的配方设计。
能够分析玻璃生产过程中出现的问题，并提出相应的解决措施。
能够初步设计玻璃生产工艺流程和设备选型。
具备一定的玻璃性能测试和分析能力。
3、素质目标培养学生的工程意识和创新思维。
提高学生的团队协作能力和沟通能力。
增强学生的环保意识和可持续发展观念。
三、课程教学内容与要求（一）玻璃的概述1、玻璃的定义、分类和特点明确玻璃的定义和特点，了解玻璃与晶体的区别。
熟悉玻璃的分类方法，如按照成分、用途、性能等进行分类。
2、玻璃的发展历程回顾玻璃的发展历史，从古代玻璃到现代玻璃工业的演变。
介绍国内外玻璃工业的现状和发展趋势。
（二）玻璃的组成与结构1、玻璃的组成介绍玻璃中常见的氧化物成分，如 SiO₂、Na₂O、CaO 等。
讲解玻璃组成对性能的影响规律。
2、玻璃的结构阐述玻璃结构的两种主要学说：晶子学说和无规则网络学说。
分析玻璃结构与性能之间的关系。
（三）玻璃的物理化学性质1、玻璃的物理性质讲解玻璃的密度、折射率、热膨胀系数、热导率等物理性质。
分析影响物理性质的因素。
2、玻璃的化学性质介绍玻璃的化学稳定性、耐酸碱性等化学性质。
探讨提高玻璃化学稳定性的方法。
（四）玻璃原料1、主要原料介绍石英砂、纯碱、石灰石等主要原料的性质和作用。
玻璃工艺学粘度和表面张力优质课件
2.化学键旳强度 其他条件相同步化学键越强粘度越大。 R2O-SiO2中R+使粘度降低 （1）O/Si 高时 负离子团呈孤岛状，网络需R-O连接，
键强大 大。 Li > Na > K
（2）O/Si 低时 网络较完整， R+主要起断网作用， 3.阳离子极化力 Li+ 对 Ob旳极化作用强， Li < Na < K 阳离子极化力大，减弱硅氧键旳作用强，使降低。 非惰性气体型阳离子极化力 > 惰性气体型 如Pb2+、Cd2+、Sn2+、Bi3+、Zn2+、Co2+等均可降低粘度。
场强小对表面张力旳贡献小。 即Li> Na> K
由图可知， Na2O对无明显影响， Li2O使增大， K2O使减小。
2.RO
N/m103 320
280
Li2O Na2O
240 K2O
200
(R2O-SiO2 1300C) R2O mol%
因场强较大，故CaO、MgO、ZnO等使增大。
PbO有吸附作用，可降低。
定义： 粘度指面积为S旳两平行液层以一定旳速度梯度
（dv/dx）移动时需克服旳内摩擦阻力f。
f= •S •(dv/dx)
(4-1)
——粘度或粘度系数 单位： 国际单位：帕斯卡•秒（Pa • S）
常用单位：泊（P）
1 Pa • S=10 P
20C水 =10 -3 Pa • S 玻液=10 Pa • S
3.R2O3 Al2O3使增大， B2O3使减小。 B2O3降,可能因为表面多为[BO3]而内部为[BO4]
能明显降低旳称为表面活性物质，如K2O、PbO、B2O3
玻璃工艺学
纯碱中未参与反应的挥发、飞散量与总量的比值，
它与加料方式、熔化方法、熔制温度、纯碱的本性有关。在池 窑中纯碱的挥散率一般在0.2％～3.5％之间。 芒硝含率 芒硝引入的Na2O与芒硝和纯碱引入的Na2O总量之比，
即：
芒硝引入的Na2O 芒硝含率＝ 芒硝引入的Na2O＋纯碱引入的 2O Na
芒硝含率随原料供应和熔化情况而改变，一般为5%～8%。
煤粉含率 比，即：
由煤粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4之
煤粉 C含量 煤粉含率＝ 芒硝 Na2 SO 4
在生产上一般控制在3％～5％。
2C Na2 SO4 Na2 S 2CO2
Na2 S Na2 SO4 2 SiO2 2 Na2O SiO2 SO2 S
气泡的消除与气泡内压力的变化有关。
2 p p x 2 gh r
表面张力
影响玻璃液澄清的因素
配合料中的气体率
气体率过低，玻璃液形成不了
翻腾，气泡难于排除，气体率过高，熔制时形成泡沫 过多，不仅延长了澄清时间，气泡难以消除；
熔制温度
温度过高或过低过程中的变化
物理过程
配合料加热
化学过程
物化过程
化学结合水的排除 低共熔物生成
吸附水的分解
各个组分的熔 融 个别组分的挥 发 多晶转变
盐类的分解
水化物的分解 固相反应 硅酸盐的形成
组分间的相互溶解
气体在气泡、炉气、玻璃液中 的作用 玻璃液与耐火材料间的作用
玻璃熔制过程
玻璃熔制过程包括硅酸盐形成、玻璃的形成、澄清、均化 和冷却五个阶段。
的主要因素有：
扩 散 扩散速度受熔体温度和粘度的制约。
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※ 3) 腊石
引入A12O3，此外还有少量碱金属氧化物。
叶腊石
叶腊石
叶腊石
黄腊石
彩腊石
3、Na2O成分的来源
作用：
提供游离氧，从而降低玻璃粘度，使玻璃易于熔融，是良好 的助溶剂。 Na2O可增加玻璃的热膨胀系数，降低热稳定性、化学稳定 性和机械强度。
※ 1) 纯碱 Na2CO3
纯碱是微细白色粉末，易溶于水，它是一种含杂质少的工业产品，主要 杂质有NaCl(不大于1％)。 质量要求：Na2CO3＞98％；NaCl＜1％；Na2SO4＜0.1％；Fe2O3＜0.1％
石灰石矿山
天然石灰石
方解石
透明方解石
方解石矿山
5、MgO成分的来源
主要为白云石(MgCO3·CaCO3)，呈蓝白色、浅灰色、黑灰色。 质量要求：MgO≥20％；CaO≤32％；Fe2O3＜0.15％。
白云石
白云石
白云石粉
白云石粉
通常采用石灰石和白云石共同引入MgO和CaO。
6、澄清剂
※ 1) 氧化砷和氧化锑
无机非金属材料工艺学 玻璃工艺
Technology of Inorganic Non-Metallic Materials
玻璃广泛的用途
建材
家居 装饰
化工 交通
玻璃的定义
4 玻璃工艺
玻璃是由熔融物冷却、 硬化而得到的非晶态固体， 其内能高于相应的晶体，从 熔融态转变为固态时有一定 的转变温度Tg。
纯碱
纯碱库
重碱
轻碱
※ 2) 芒硝(Na2SO4)
有无水芒硝和含水芒硝(Na2SO4·10H2O)两类。 使用芒硝不仅可以代碱，而且又是常用的澄清剂，为降低芒硝的分
解温度常加入还原剂(主要为碳粉、煤粉等)。
使用芒硝缺点：热耗大、对耐火材料的侵蚀大、易产生芒硝泡，当 还原剂使用过多时，Fe2O3还原成FeS而使玻璃着成棕色。
均为白色粉末。与硝酸盐组合作用时，它低温吸收氧气，高 温下放出氧气而起澄清作用。
由于As2O3的粉状和蒸气都是极毒物质，目前已很少使用。
氧化锑颗粒
纯氧化锑粉
纯氧化砷粉
※ 2) 硫酸盐原料
玻璃结构为短程有序，长程无序。
玻璃组成与结构
组成物质：单质元素、氧化物
按氧化物在玻璃结构中所起的作用，可分为：
※ 玻璃形成体（网络形成体）：
能单独形成玻璃，在玻璃中形成特有的网络体系。 eg. SiO2、B2O3、P2O5
※ 玻璃调整体（网络外体）：
不能单独形成玻璃，不进入玻璃网络而处于网络之外。 eg. Li2O、Na2O、K2O、MgO等。
※ 玻璃中间体（网络中间体）：
一般不能单独形成玻璃，其介于网络形成体和网络外体之间。 eg. Al2O3、BeO、ZnO、Ga2O3等。
玻璃的特性
❖ 透明，坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质； ❖ 通过调整化学组成，并结合各种工艺方法可大幅度调整玻璃性能； ❖ 能够用多种成型制成各种形状和大小的制品； ❖ 通过焊接和粉末烧结等加工方法制成形状复杂、尺寸严格的器件。
玻璃的分类
元素玻璃
硫系玻璃 硒玻璃
按组成分类
氧化物玻璃
非氧化物玻璃
卤化物玻璃 硫族化学物玻璃
按用途分类
建筑玻璃
日用轻工玻璃
仪器玻璃 光学玻璃
按加工工艺 分类
电真空玻璃
钢化玻璃 磨砂玻璃 喷砂玻璃 压花玻璃 夹层玻璃
玻璃还可以按性能分类，一般用于一些专门用途、具有 某一方面的特定性能的玻璃。
如光学特性玻璃、热学特性玻璃、耐高温玻璃；导电玻璃、半导体玻 璃、超导玻璃；力学方面的高强玻璃、耐磨玻璃；化学稳定性方面的耐碱 玻璃、耐酸玻璃等。
质量要求是：Na2SO4＞85％；NaCl＜2％； CaSO4＜4％；Fe2O3＜ 0.3％；H2O＜5％
天然芒硝
无水芒硝
袋装无水芒硝
芒硝矿
4、CaO成分的来源
石灰石、方解石 两原料主要成分均为CaCO3，后者的纯度比前者高。 对含钙原料的质量要求是：CaO≥50％；Fe2O3＜0.15％。
2、原料的选择原则
(1) 原料的质量应符合玻璃制品的技术要求，其中包括化学成分稳定、 含水量稳定、颗粒组成稳定、有害杂质少(主要指Fe2O3)等。
(2) 便于在日常生产中调整成分； (3) 适于熔化与澄清，挥发与分解的气体无毒性； (4) 对耐火材料的侵蚀要小； (5) 原料应易加工、矿藏量大、分布广、运输方便、价格低等。
1、SiO2成分的来源
作用：
SiO2是玻璃中最主要的成分，它使玻璃具有高的化学稳定 性、力学性能、电学性能、热学性能，但含量过多时使熔 制的玻璃液粘度过大。
※ 1) 硅砂 又名二氧化硅或石英砂，是以石英为主要矿物成分的材料。
常用硅砂
纯净硅砂
硅砂矿
硅砂颗粒放大图
※ 2) 砂岩
由石英颗粒和粘性物质在地质高压下胶结而成的坚实致密的 岩石。
玻璃生产工艺流程
玻璃类（浮法）
原料的加工
混合料
熔融，冷却，成型
4.1 原料的选择和加工
4.1.1 原料的选择 1、种类
主要原料：在一般玻璃中，主要成分有SiO2、Na2O、CaO、 Al2O3、 MgO等五种组成引入上述成分而使用的原料称主要原料。
辅助原料：为使玻璃获得某种必要的性质，或为加速玻璃熔制过程而 引入的原料通称为辅助原料。
硅砂 砂岩
硅质原料的成分范围(％)
SiO2 90-98
95-98
Al2O3 1-5
0.3-0.5
Fe2O3 0.1-0.2
0.1-0.3
CaO 0.1-1 0.05-0.15
MgO 0-0.2 0.1-0.15
H2O 1-3
0.2-0.5
2、Al2O3成分的来源
作用：降低玻璃的析晶倾向，提高化学稳定性、热稳定性、机
玻璃结构的形成过程
800～1000℃
水分蒸发、盐类分解、多晶转变、组分融化等， 最后形成硅酸盐和氧化硅组成的不透明烧成物；
~1200℃
变为溶融体，形成在温度上和化学成分上不够均 匀的透明体玻璃体；
1400～1500℃
大量气泡溢出，玻璃液条纹逐渐消除，化学组成 和温度趋向均一；
ห้องสมุดไป่ตู้
均匀降温
将玻璃液粘度提高至成型制度所需范围。
械强度、硬度和折射率，减弱玻璃的脆性，减轻玻璃液对耐火 材料的侵蚀，有助于氟化物的浮浊。
※ 1) 长石 质量要求：A12O3＞16％；Fe2O3＜0.3％；R2O＞12％
钾长石
钠长石
钙长石
钾长石矿
钠长石矿
※ 2) 高岭土
质量要求：A12O3＞25％；Fe2O3＜0.4％。
高岭土
高岭土粉
煅烧后的高岭土