玻璃分类与材料介绍
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• T=AX+BY+CZ+D • T—某粘度对应的温度；X、Y、Z 分别为Na2O 、
（CaO+MgO）、Al2O3的质量百分数；A、B、C、 D为各氧化物的特性常数，见表2～1。
表2～1 各氧化物的特性常数
玻璃
粘度
（Pa
·S）
A
系数数值
B
C
以1% MgO代替
CaO引起温度升
高 D
102 -22.87 -16.0 6.50 1700.4
明新浮法专利。 • 我国1971年在洛阳首先引进浮法生产线，现
有30多条生产线。
二. 玻璃的通性
1.玻璃的同性
• 各向同性 • 介稳性（亚稳性） • 无固定熔点 • 性质变化的连续性和可逆性
一、各向同性
同一块玻璃中所有物理化学性在各个方向均相同。
二、介稳性（亚稳性）
• 由于玻璃熔体在冷却过程中粘度迅速重大， 来不及结晶就成为固体。所以保留了熔体的 结构，造成体系内能不是最小，即亚稳态。 图3～1。
3.0
• 2．富切尔法： • T=T0+B/(lgη+A) • 算其。中A、B、T0可根据玻璃中各氧化物含量而计
• A=1.4788Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936 MgO-1.5183 Al2O3+1.4550
• B= -6039.7Na2O-1439.6K2O-3919.3CaO+6285.3 MgO2253.4 Al2O3+5736.4
• T0= -25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO-384.0MgO+ 294.4 Al2O3+198.1
• Ca适O=用0.范12围～：0.2SimOo2=l,1MmgoOl,=N0a～2O0=.005.1151～m0o.l2, mol, Al2O3=0.0015～0.073 mol, η=10～1012Pa·s .
降低高温粘度。
四、玻璃粘度与温度的关系
• 总体上玻璃粘度与温度成反比，图3～2。满 足：
• Logη=a+b/T （a、b为常数）
图3～2 硅酸盐玻璃弹性、粘度与温度关系图
五、玻璃粘度的近似计算
• 1．奥霍琴法：适用于含MgO、Al2O3的Na-Ca-Si 系玻璃。且各主要氧化物含量范围为 Na2O 12%～16%，CaO+MgO 5%～12%，Al2O3<5%， SiO2 64%～80%
•
4. 玻璃的表面张力
一、定义
• 表面张力时指玻璃与另一相接触的相分 界面上（空气、锡液等）在恒温、恒容 条件下增加一个单位表面积所作的功。 单位：N/m或J/m2。
• 意义：表面张力的大小在玻璃液的澄清、 均化、成型以及熔体与耐火材料作用等 过程中起着重大作用。
• 由兰德尔（Randell）1930年提出，认为玻 璃是由80%的直径等于1.0～1.5nm左右的微 晶组成，晶体取向无序。
二、无规则网络学说
• 由查哈里阿森（Zachariasen）1932年提出， 认为玻璃中硅氧以共价键结合在三维空间内 形成连续的网络。
• 强调了结构玻璃的连续性、统计均匀性、无 序性。
1.4
108
-9.19
1.57
5.34 762.50
1.0
109
-8.75
1.92
5.20 720.80
1.0
1010
-8.47
2.27
5.29 683.80
1.5
1011
-7.46
3.21
5.52 632.90
2.0
1012
-7.32
3.49
5.37 603.40
2.5
1013
-6.29
5.24
5.24 651.50
• 两种观点的相同之处是都认为是近程有序 而远程无序，
• 不同之处在于近程程度不同。
3. 粘 度
一、玻璃粘度的定义
• 指面积为S的二平行液层，以一定速度梯度 dv/dx移动时需要克服的内摩擦力。
• ƒ =ηsdv∕dx η—粘度系数（Pa·S）
二、玻璃粘度参考点
• 1．应变点：（1013.6Pa·S）应力在几小时内消 除的温度点；
• 按生产工艺（平板玻璃）又分 为：浮法玻璃、提拉玻璃、压 延玻璃等。
三、玻璃工业发展史
• 15万年前人类首先就利用天然黑曜岩薄片做窗 户玻璃。
• 3500～1500年前开始制造玻璃纤维。 • 直到200A.D.才开始“平板”玻璃。 • 1957年，英国首先首先发明浮法玻璃专利， • 1963年美国购买了该专利。1975年，美国发
图3～1 玻璃体系内能随温度变化图
三、无固定熔点
• 由于玻璃形成过程中由熔体向固体转变 是在一定的温度范围内进行的，所以其 熔化过程也是在一定的温度范围内而不 是某一温度点。
四、性质变化的连续性和可逆性
• 取决于其形成过程。
2. 玻璃结构的假说
包括：
• 一、晶子说
• 二、无规则网络学说
一、晶子说
• 2．转变点（Tg）：(1012.4 Pa·S) 的温度； • 3．退火点：（1012Pa·S）应力在几分钟内消除
的温度点； • 4．变形点：1010～1011Pa·S的温度； • 5．软化温度（ Tf）(3～5)×106Pa·S的温度； • 6．操作范围：（ 103～106.6Pa·S）成型时玻璃
表面的温度； • 7．熔化温度：（10 Pa·S）的温度； • 8．自动供料机供料粘度：（102～103Pa·S）的
温度。
三、玻璃粘度与成分的关系
• 1．SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大； • 2．碱金属氧化物R2O含量升高，粘度降低； • 3．碱土金属氧化物MO含量升高，粘度增大； • 4．PbO、CdO、Bi2O3、SnO含量升高，粘度增大； • 5．Li2O、ZnO、B2O3含量升高，增加低温粘度，而
9.0
103 -17.49 -9.95 5.90 1381.4
6.0
104 -15.37 -6.25 5.00 1194.2
5.0
105.5 -12.19 -2.19 4.58 980.72
3.5
106 -10.36 -1.18 4.35 910.86
2.6
107
-8.71
0.47
4.24 815.89
玻璃分类和材料介绍
一. 引 言
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
• 广义：凡是具有非晶态结构的固体材料统 称为玻璃。
• 狭义：从熔体中冷却，在室温下还保持熔 体结构的固体材料，即无机玻璃。
二、分类
• 按成分：单质玻璃、有机玻璃、 无机玻璃。
• 按用途：平板玻璃（建筑、日 用玻璃）、器皿玻璃、工艺玻 璃、光学玻璃（医用、仪器、 激光玻璃）。
（CaO+MgO）、Al2O3的质量百分数；A、B、C、 D为各氧化物的特性常数，见表2～1。
表2～1 各氧化物的特性常数
玻璃
粘度
（Pa
·S）
A
系数数值
B
C
以1% MgO代替
CaO引起温度升
高 D
102 -22.87 -16.0 6.50 1700.4
明新浮法专利。 • 我国1971年在洛阳首先引进浮法生产线，现
有30多条生产线。
二. 玻璃的通性
1.玻璃的同性
• 各向同性 • 介稳性（亚稳性） • 无固定熔点 • 性质变化的连续性和可逆性
一、各向同性
同一块玻璃中所有物理化学性在各个方向均相同。
二、介稳性（亚稳性）
• 由于玻璃熔体在冷却过程中粘度迅速重大， 来不及结晶就成为固体。所以保留了熔体的 结构，造成体系内能不是最小，即亚稳态。 图3～1。
3.0
• 2．富切尔法： • T=T0+B/(lgη+A) • 算其。中A、B、T0可根据玻璃中各氧化物含量而计
• A=1.4788Na2O+0.8350K2O+1.6030CaO+5.4936 MgO-1.5183 Al2O3+1.4550
• B= -6039.7Na2O-1439.6K2O-3919.3CaO+6285.3 MgO2253.4 Al2O3+5736.4
• T0= -25.07Na2O-321.0K2O+544.3CaO-384.0MgO+ 294.4 Al2O3+198.1
• Ca适O=用0.范12围～：0.2SimOo2=l,1MmgoOl,=N0a～2O0=.005.1151～m0o.l2, mol, Al2O3=0.0015～0.073 mol, η=10～1012Pa·s .
降低高温粘度。
四、玻璃粘度与温度的关系
• 总体上玻璃粘度与温度成反比，图3～2。满 足：
• Logη=a+b/T （a、b为常数）
图3～2 硅酸盐玻璃弹性、粘度与温度关系图
五、玻璃粘度的近似计算
• 1．奥霍琴法：适用于含MgO、Al2O3的Na-Ca-Si 系玻璃。且各主要氧化物含量范围为 Na2O 12%～16%，CaO+MgO 5%～12%，Al2O3<5%， SiO2 64%～80%
•
4. 玻璃的表面张力
一、定义
• 表面张力时指玻璃与另一相接触的相分 界面上（空气、锡液等）在恒温、恒容 条件下增加一个单位表面积所作的功。 单位：N/m或J/m2。
• 意义：表面张力的大小在玻璃液的澄清、 均化、成型以及熔体与耐火材料作用等 过程中起着重大作用。
• 由兰德尔（Randell）1930年提出，认为玻 璃是由80%的直径等于1.0～1.5nm左右的微 晶组成，晶体取向无序。
二、无规则网络学说
• 由查哈里阿森（Zachariasen）1932年提出， 认为玻璃中硅氧以共价键结合在三维空间内 形成连续的网络。
• 强调了结构玻璃的连续性、统计均匀性、无 序性。
1.4
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-9.19
1.57
5.34 762.50
1.0
109
-8.75
1.92
5.20 720.80
1.0
1010
-8.47
2.27
5.29 683.80
1.5
1011
-7.46
3.21
5.52 632.90
2.0
1012
-7.32
3.49
5.37 603.40
2.5
1013
-6.29
5.24
5.24 651.50
• 两种观点的相同之处是都认为是近程有序 而远程无序，
• 不同之处在于近程程度不同。
3. 粘 度
一、玻璃粘度的定义
• 指面积为S的二平行液层，以一定速度梯度 dv/dx移动时需要克服的内摩擦力。
• ƒ =ηsdv∕dx η—粘度系数（Pa·S）
二、玻璃粘度参考点
• 1．应变点：（1013.6Pa·S）应力在几小时内消 除的温度点；
• 按生产工艺（平板玻璃）又分 为：浮法玻璃、提拉玻璃、压 延玻璃等。
三、玻璃工业发展史
• 15万年前人类首先就利用天然黑曜岩薄片做窗 户玻璃。
• 3500～1500年前开始制造玻璃纤维。 • 直到200A.D.才开始“平板”玻璃。 • 1957年，英国首先首先发明浮法玻璃专利， • 1963年美国购买了该专利。1975年，美国发
图3～1 玻璃体系内能随温度变化图
三、无固定熔点
• 由于玻璃形成过程中由熔体向固体转变 是在一定的温度范围内进行的，所以其 熔化过程也是在一定的温度范围内而不 是某一温度点。
四、性质变化的连续性和可逆性
• 取决于其形成过程。
2. 玻璃结构的假说
包括：
• 一、晶子说
• 二、无规则网络学说
一、晶子说
• 2．转变点（Tg）：(1012.4 Pa·S) 的温度； • 3．退火点：（1012Pa·S）应力在几分钟内消除
的温度点； • 4．变形点：1010～1011Pa·S的温度； • 5．软化温度（ Tf）(3～5)×106Pa·S的温度； • 6．操作范围：（ 103～106.6Pa·S）成型时玻璃
表面的温度； • 7．熔化温度：（10 Pa·S）的温度； • 8．自动供料机供料粘度：（102～103Pa·S）的
温度。
三、玻璃粘度与成分的关系
• 1．SiO2、Al2O3、ZrO2含量升高，粘度增大； • 2．碱金属氧化物R2O含量升高，粘度降低； • 3．碱土金属氧化物MO含量升高，粘度增大； • 4．PbO、CdO、Bi2O3、SnO含量升高，粘度增大； • 5．Li2O、ZnO、B2O3含量升高，增加低温粘度，而
9.0
103 -17.49 -9.95 5.90 1381.4
6.0
104 -15.37 -6.25 5.00 1194.2
5.0
105.5 -12.19 -2.19 4.58 980.72
3.5
106 -10.36 -1.18 4.35 910.86
2.6
107
-8.71
0.47
4.24 815.89
玻璃分类和材料介绍
一. 引 言
一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
• 广义：凡是具有非晶态结构的固体材料统 称为玻璃。
• 狭义：从熔体中冷却，在室温下还保持熔 体结构的固体材料，即无机玻璃。
二、分类
• 按成分：单质玻璃、有机玻璃、 无机玻璃。
• 按用途：平板玻璃（建筑、日 用玻璃）、器皿玻璃、工艺玻 璃、光学玻璃（医用、仪器、 激光玻璃）。