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。

成功之处：玻璃的结构特征是微不均匀性以及近程有序

未解决的问题：晶子的大小、含量和化学组成等未得到理论确定

二．无规则网络学说：无规则网络学说论点是像石英晶体一样, 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, 但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构。

成功之处：玻璃的结构特征是玻璃中的离子与多面体相互间排列的均匀性连续性和无序性未解决的问题：玻璃的结构中微不均匀、不连续性和近程有序等问题无法解释。

钠钙硅玻璃的结构：

结构中的骨架为硅氧四面体以顶角相连形成三维的无规则架状架构，碱金属离子和碱土金属离子分布于非桥氧附近的网穴中，共同中和非桥氧的过剩电荷，结构比碱硅酸盐玻璃结构更加致密

石英玻璃结构: 由硅氧四面体[SiO4] 为结构单元硅氧四面体以顶角相连形成三维的无规

则架状结构。

混合键性为何易于形成玻璃？而其它键不易形成玻璃。

1.单纯离子键无方向性、饱和性，原子相对位置容易改变，组合成晶格容易。

2.单纯共价键有方向性、饱和性，作用范围小。纯共价键化合物为分子结构，以范氏力结合成分子晶体。

3.单纯金属键无方向性、饱和性。倾向于最紧密堆积，原子间易成晶格。最不易成玻璃

4.混合键（过渡键），既有离子键的易变键角、形成无对称变形的趋势，造成长程无序；又有共价键的方向、饱和性，不易改变键长、键角倾向，造成短程有序。

3T图：通过T-T-T(即温度-时间-转变）曲线法，以确定物质形成玻璃的能力的大小。

玻璃的形成图与相图差别：玻璃形成图是通过试验确定的表示生成玻璃区域的几何图形，它与所用玻璃液数量、冷却速度和方法有关。相图是将不同物质按不同配比，改变温度、压力，研究该系统平衡时组成与物相的关系，用几何图形表示，所得到的图

第三章熔体与玻璃体的相变

玻璃的分相：玻璃在高温下为均匀熔体，在冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分分别浓集形成化学组成不同的两个相的过程。

玻璃的分相原因：阳离子对氧离子的争夺所引起。

当网络外体的离子势较大、含量较多时，由于系统自由能较大而不能形成稳定均匀的玻璃，它们就会自发地从硅氧网络中分离出来，自成一个体系，产生液相分离，形成一个富碱相（或富硼相）和一个富硅相。实践证明：阳离子势的大小，对氧化物玻璃的分相有决定性作用。分相对玻璃性质的影响

1.分相对迁移性能如黏度、电导、化学稳定性等影响较为敏感；

2.分相对玻璃结晶的影响：为成核提供界面、分散相具有高的原子迁移率、使成核剂组分富集于一相；

3.分相对玻璃着色的影响，过渡金属元素基本全部富集于微相液滴中而不是在基体玻璃中。玻璃分相分类

按不混溶特性分：稳定分相：在液相线以上就开始发生分相的现象

亚稳分相：在液相线以下就开始发生分相的现象

按分相结构分：孤立液滴状结构分相：发生在亚稳区或稳定区的分相的现象

连通状结构分相：发生在亚稳分解区或不稳定区的分相的现象

为什么要避免析晶？

因为析晶会造成制品外观上的缺陷，并使一系列性能如力学性能、热稳定性、光学均匀性的变坏。玻璃析晶是生产中常见的缺陷之一。

影响玻璃析晶缺陷产生的因素：1.玻璃成分2.玻璃的结构因素3.分相的作用4.工艺因素

第十章原料及原料的选择

玻璃主要原料：指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料。

玻璃辅助原料：是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制过程的原料。

乳浊剂：使玻璃产生不透明的乳白色的物质。

助溶剂：能促使玻璃熔制过程加速的原料。

石英砂粒度与颗粒组成对玻璃生产有何影响？与熔化过程相结合

1.颗粒度适中。颗粒大时会使熔化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。实践证明硅砂的熔化时间与其粒径成正比。但过细的硅砂容易飞扬、结块，使配合料不易混合均匀，同时过细的硅砂常含有较多的黏土，而且由于其比表面积大，附着的有害杂志也较多。同时澄清阶段