玻璃及其加工工艺

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1、玻璃及其加工工艺玻璃的定义广义：玻璃（GLASS）是呈现玻璃转变现象的非晶态固体。狭义：玻璃是一种在凝固时基本不结晶的无机熔融物，即通常所说的无机玻璃，最常见的为钠钙硅玻璃。历史来源最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃。约公元前1000年前，中国制造出无色玻璃。公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。1874年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美国制出平板玻璃引上

2、机，此后，随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。300多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物“天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅了。于是船员们纷纷登上沙滩。有的船员还抬来大锅，搬来木柴，并用几块“天然苏打”作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。船员们吃完饭，潮水开始上涨了。他们正准备收拾一下登船继续航行时，突然有人高喊：“大家快来看啊，锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！”

3、船员们把这些闪烁光芒的东西，带到船上仔细研究起来。他们发现，这些亮晶晶的东西上粘有一些石英砂和融化的天然苏打。原来，这些闪光的东西，是他们做饭时用来做锅的支架的天然苏打，在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。玻璃(22张)大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。“我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的制造

4、玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃！”就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，从此，玻璃成了普通的物品玻璃的基本特性玻璃的密度玻璃单位体积的质量称为玻璃密度。它主要取决于构成玻璃的原子的质量，也与原子堆积的紧密程度及其配位数有关，是表示玻璃结构的一个标志。玻璃密度与成分的关系十分密切。平板玻璃和瓶玻璃的密度为2.50~2.52kg/m3，硼硅酸盐玻璃密度为2.2~2.3kg/m3。玻璃的电学性质玻

5、璃的电学性质主要是电导、介电性和半导性。普通硅酸盐玻璃属绝缘体，具有离子导电性。脆性即缺少塑性的性能，一般来说，随着强度或硬度增加，脆性趋势提高。玻璃的最大弱点是脆性大。多数非晶态金属呈现塑性变形，玻璃、陶瓷、微晶玻璃则呈现脆性，其根本原因在于材料内部原子间键性不同。金属键结合呈现塑性，共价键结合、离子键结合则呈现脆性。玻璃的脆性是由其结构特点决定的，玻璃的远程无序性使其没有屈服极限阶段，而玻璃的近程有序性使其在低温下裂纹扩展而不产生塑性变形，呈现典型的脆性，在一定条件下，裂纹尖端处产生较大拉应力

6、出现脆性断裂。硬度硬度是表示物体抵抗其他物体侵入的能力。可以用莫氏硬度、显微硬度、研磨硬度和刻划硬度表示。玻璃硬度为压入硬度，金刚石正方锥压入试样，量得压痕的对角线，代入：H=1.854P/L2得到玻璃硬度H，约5~7之间（根据玻璃组成不同而不同）玻璃的硬度决定于化学成分，石英玻璃和含有10%~12%的硼酸盐玻璃硬度最大，含铅或碱性氧化物的玻璃硬度较小。各种氧化物组分对提高玻璃硬度的作用大致是：SiO2>B2O3>（MgO、ZnO、BaO）>Ai2O3>Fe2O3>K2O>NaO>PbO玻璃的基本

7、特性玻璃的光学性质（1）光吸收光入射到玻璃上时，玻璃中的各组分以不同方式吸收紫外光、可见光、近红外光和红外光能量，转移至高能态，前三种吸收使玻璃组分电子能级发生变化，红外光的吸收伴随着离子振动能级的变化。（2）折射率玻璃折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低。这是由于光通过玻璃时，光波引起玻璃内部质点的极化变形，光波损失部分能量，使光速降低。玻璃的热历史不同，则折射率不同。淬火样品和退火样品在620℃保温时，折射率趋向平衡的典型变化曲线。玻璃的化学稳定性玻璃抵抗表面变质或破坏的能力称为玻璃的

8、化学稳定性。玻璃几乎不会与除HF外的其他化学物质起反应。水对硅酸盐玻璃的侵蚀始于玻璃中的碱离子与水溶液中的氢离子的交换，其反应为：Si—O—Na+H+===Si—OH+Na+硅酸盐玻璃表面形成SiO2保护膜，以后侵蚀速度变得特别慢。硅酸盐玻璃一般不耐碱，其侵蚀是通过OH-离子破坏硅氧骨架，使Si—O—Si键断裂，增加了非桥氧的数目，被破坏的SiO2骨架溶解到溶液中，发生下列反应：Si—O—Si+OH-→Si—OH+—O—Si玻璃的基本特性玻璃的温度特性摄氏450度：徐冷点摄氏60