《玻璃及其加工工艺》ppt课件

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1、第六课玻璃及其加工工艺第一讲玻璃材料概述传统的玻璃是以硅酸盐系统为基础的，由于这类系统的高温熔体具有较高的粘度，在快速冷却时，结晶过程即原子或分子的有序排列过程难以发生，因而在低温下保留了高温熔体的结构特征，形成了玻璃。一般的，我们将玻璃定义为：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。主要成分是二氧化硅。补充：玻璃的性能（1）光学性能1）透光性。材料能使光线透过的性能叫透光性。评定玻璃的透光性能，用透光率（或称透明度）来衡量。所谓透光率，是指某一物体能透过的光能量和射到它表面的光的总能量之比，以％表示。对一般玻

2、璃来说，光线透过的越多，被吸收的越少，其质量越好。如良好的窗用平板玻璃（厚2mm），其透光率可达90%，反射约8%，吸收约2%。2）折光性。材料能使透过的光线偏离入射线方向的性能叫折光性。衡量玻璃制品折光性能的好坏以折射率来表示。对于光学玻璃，其折射率是一个很重要的性能，每种光学仪器玻璃都要求具有一定的折射率。玻璃的折射率因成分不同而异，普通玻璃为1.48～1.53，晶质玻璃（即铅玻璃）为1.61～1.96。（2）力学性能1）抗拉强度。玻璃的抗拉强度是玻璃最重要的力学性能之一，一般玻璃的抗拉强度不高，约为59～79MPa。在玻璃组成中增加CaO含量，可使抗拉强度显著提高。玻璃表

3、面存在微小的裂痕，会降低其强度，淬火玻璃的抗拉强度比退火玻璃高，可提高5-6倍。玻璃抗拉强度的大小与其状态密切相关，块状、棒状玻璃的抗拉强度较低，而玻璃丝的抗拉强度则很高，约为块状、棒状玻璃的20～30倍。玻璃纤维直径越细，其抗拉强度越高。玻璃丝玻璃棒2）抗压强度。玻璃有很高的抗压强度，一般比抗拉强度高14～15倍，各种玻璃的抗压强度与其化学成分有关，同时取决于结构和制造工艺。SiO2含量高的玻璃有较高的抗压强度，而CaO,Na20及K20等氧化物是降低抗压强度的因素。玻璃在运输、保管中，要考虑其抗拉强度小、抗压强度大这一特性，以避免因破碎而造成损失。3）脆性。玻璃在冲击和动负

4、荷作用下，很容易破碎，是一种典型的脆性材料，因而限制了它的使用范围。脆性取决于玻璃制品的形状和厚度（冲击韧度随着玻璃厚度的增加而增加）。玻璃退火不良和化学成分均匀性差，均会降低玻璃的冲击韧度而增加其脆性。玻璃淬火后则可显著提高其冲击韧度。因此，为了改善玻璃的脆性，可以通过夹层、夹丝、微晶化和淬火钢化等方法来提高玻璃的冲击韧度和抗弯强度。4）硬度。玻璃的硬度很高，约为莫氏6～8级之间，比一般金属硬，仅次于金刚石、刚玉、碳化硅等磨料。所以加工研磨玻璃要用金刚砂，切割玻璃要用金刚石刀具。玻璃硬度的大小，主要取决于化学组成。石英玻璃及一些含有10％～12％的硼硅酸盐玻璃硬度较大，含碱性

5、氧化物（Na2O、K2O）多的玻璃硬度较小，含PbO的晶质玻璃硬度最小。（3）热学性能1）热膨胀。玻璃受热后的膨胀大小，一般以线胀系数或体胀系数来表示。玻璃的热胀系数在应用方面具有很大的实际意义，如不同成分玻璃的焊接或熔接、叠层套料玻璃的制造，都要求具有近似的热胀系数。电真空玻璃需将玻璃和金属熔封，也要考虑其热胀系数。玻璃热胀系数的大小，取决于它的化学组成。石英玻璃的热胀系数最小，含Na2O及K2O多的玻璃制品的热胀系数最高。2）导热性。玻璃的导热能力差，其导热性只有钢的1/400。玻璃导热能力虽也和化学成分有关，但主要取决于密度。密度相同的玻璃，虽然成分不同，热导率却相差极小

6、，一般说来，透明石英玻璃的导热性最好，普通钠钙玻璃的导热性最差。3）热稳定性。玻璃能经受急剧的温度变化而不致破裂的性能，称为热稳定性或耐热性。玻璃是热稳定性很差的物质，在急冷急热情况下很容易炸裂，这是由于温度急变时，玻璃内部产生的内应力超过了玻璃强度的原故。玻璃的热稳定性，由各种物理性质来决定，其中影响最大的是热胀系数，其次是抗拉强度、弹性模量和热导率。石英玻璃具有最小的热胀系数，因此，热稳定性极高，耐热最大温度差可达1000°C而不破裂。除上述因素外，玻璃的热稳定性还和玻璃的化学组成、生产工艺、制品结构有关。（4）化学稳定性化学稳定性即玻璃抵抗气体、水、酸、碱或各种化学试剂的

7、能力，可分为耐水、耐酸性与耐碱性。化学稳定性不仅对于玻璃的使用，而且对玻璃的加工，如磨光、镀银、酸蚀等也有重要的关系。初看玻璃好像完全不受化学溶液侵蚀，其实酸、碱及水都能与玻璃起化学作用，仅是程度上的大小不同而已。当水、酸、碱的溶液作用玻璃时，接触于溶液中的玻璃的某些部分遭受破坏，使光亮的玻璃表面呈现出粗糙发毛的现象。碱性溶液对玻璃的作用要比酸性溶液、水或潮气强烈得多。因此，在日常生活中按照玻璃的用途对化学稳定性提出各种不同的要求。假若窗玻璃的化学稳定性不够，当其长期经受大气、雨水的侵蚀作用