玻璃工艺学复习资料全

第一章玻璃的定义与结构

1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。

转变温度：使非晶态材料发生明显结构变化，导致热膨胀系数、比热容等性质发生突变的温度围。

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。

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。

硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。

混合碱效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。

2、玻璃的通性有哪些？

各向同性；无固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性；

①.各向同性

玻璃态物质的质点总的来说都是无规则的，是统计均匀的，因此，它的物理化学性质在任何方向都是相同的。这一点与液体类似，液体部质点排列也是无序的，不会在某一方向上发现与其它方向不同的性质。从这个角度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。

②.无固定熔点

玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域（软化温度围）进行的，（从固态到熔融态的转变常常需要经历几百度的温度围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。

③.介稳性

玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统能尚未处于最低值而比相应的结晶态物质含有较高的能量。还有自发放热转化为能较低的晶体的倾向。

④.性质变化的渐变性和可逆性

玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质变化是连续的和可逆的，其中有一段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。

3、分别阐述玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说容。

答：（1）玻璃的晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，即有一定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，并未指出相互之间的联系，因而对玻璃结构的理解是初级和不完善的。总的来说，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、不均匀性和不连续性。（2）玻璃的无规则网络学说是1932年由查哈里阿森提出的，该学说借助于离子结晶化学的一些原则，并参照玻璃的某些性能（如硬度、热传导、电绝缘性等）与相应的晶体的相似性而提出的。像石英一样，熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体，玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的，但其排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复，故不同于晶态石英结构。当熔融的石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物时，硅氧网络断裂，碱金属或碱土金属离子均匀而无序地分布于某些硅氧四面体之间的空隙中，以维持网络中局部的电中性。对硼酸盐与磷酸盐玻璃也作了类似的描述。

第二章玻璃的形成与规律

1、混合键性为何易于形成玻璃？

答：因为既具有离子键易改变键角、以形成无对称变形的趋势，又具有共价键的方向和饱和性，不易改变键长和键角的倾向。前者造成玻璃的长城无序；后者赋予玻璃的短程有序，因此极性共价键化合物易形成玻璃。

2、什么是3T图？

答：所谓的3T图是通过T-T-T（即温度-时间-转变）曲线法，以确定物质形成玻璃能力的大小。

3、三元系统玻璃形成区共有多少种?

答：①仅含有一种网络形成体（F）的三元系统，该三元系统共有15种。

②含有两种网络形成体（F和F、

）的三元系统，该系统共有5种。③含有三种网络形成体的三元系统，该三元系统的只有一种。所以共有15+5+1=21种。

第三章玻璃的分相和析晶

1、解释：均匀成核、非均匀成核、分相。

均匀成核：在宏观均匀的玻璃中，没有外来物参与，与相界、结构缺陷等无关的成核过程。又称本征成核、自发成核。

非均匀成核：依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核过程。

分相：玻璃的分相实质熔体和玻璃体在冷却或热处理过程中，从均匀的液相或玻璃相在转变为晶相或形成两种互不相溶的液相。

2、影响结晶的因素有哪些？

答：（1）温度（2）黏度（3）杂质（4）界面自由能

3、玻璃析晶的两个阶段及其相互间的关系是什么？

答：玻璃的析晶阶段包括晶核成长和晶体长大两个阶段。

当形成稳定的晶核后，在适当的过冷度和过饱和的条件下，熔体中的原子向界面迁移。到达适当的生长位置，使晶体长大。所以晶体长大的条件是建立在可以形成晶核之上的。

4、玻璃分相的类型和分相结构的特点是什么？

答：分为稳定分相和亚稳分相，在亚稳区中分相后形成一种分散的孤立滴状结构，而在不稳区则形成一种三维空间互相连接的联通结构。

5、高硅氧玻璃的制备原理及生产工艺？

答：高硅氧玻璃纤维其工艺原理是利用玻璃在熔融或冷却过程中，二个或二个以上互不相容的液相彼此分离，成微不均匀性，利用其结构的分相而生产的。

高硅氧玻璃纤维的生产工艺：高硅氧玻璃纤维的生产是以合适的原始玻璃成分，按普通玻璃纤维的生产工艺制成纱、布等各种制品，经过酸沥滤和热烧结工艺，即得到耐高温性能接近石英纤维的高硅氧制品，对原始玻璃组分，目前主要有以E玻璃以及

Si02-B203-Na2O和Si02-B203二元系统为原始玻璃组分，我国主要采用三组分的纳硼硅酸盐玻璃，其主要的制品生产工艺流程如图1所示：

在生产中，将高硅氧制品经酸沥滤，利用其结构的分相，使B203和Na2O组分沥滤出来转入溶液中，使Si02富集量达到96％以上的微孔硅氧骨架，然后再经600一800℃的高温热烧结定型，使微孔闭合，骨架结构趋于紧密，而制得高性能的高硅氧玻璃纤维制品。

第四章玻璃的性质

1、何为玻璃的料性？

答：是指玻璃随着温度变化其年黏度变化的速度称为玻璃的料性。

2、试述黏度在玻璃生产中的作用？

答：在生产中玻璃的熔化、澄清、均化、供料、成型、退火等工艺过程的温度制度，一般是以其对应的黏度为依据制定的。

3、试述玻璃表面力的工艺意义？

答：在熔制过中，表面力在一定程度上决定了玻璃液中气泡的长大和排除，在一定条件下，微小气泡在表面力作用下，可溶解于玻璃液中。均化时，条纹及节瘤扩散和溶解的速度取决于主体玻璃和条纹表面力的相对大小。如果条纹的表面力较小，则条纹力求展开成薄膜状，并包围在玻璃体周围，这种条纹就很快的溶解而消失。相反，如果条纹（节瘤）的表面力叫主体玻璃大，条纹力求成球形，不利于扩散和溶解，因而较难消除。在玻璃成形过程中，人工挑料或吹小泡及滴料供料时，都要借助表面力使之达到一定的形状。拉制玻璃管、玻璃棒、玻璃丝时，由于表面力的作用才能获得正确的圆柱形。玻璃制得拱火、火抛光也是借助表面力。