玻璃工艺学思考题

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1、玻璃的结构一.玻璃的通性1.各向同性：玻璃的物理化学性质在任何方向都相同。2.无固定熔点：玻璃从固体变为液体是在一定的温度范围内进行的。3.亚稳性：玻璃的内能比晶体高，它不是处在最低能量状态。但一般情况下，玻璃不会自发转变成晶体。4.性质变化连续可逆：玻璃转变过程中，其物理化学性质的变化是逐渐而连续的，而且是可逆的。5.成分可变：玻璃的成分可以在一定范围内调整、改变，从而使玻璃的性质发生改变。1.在各种玻璃中，石英玻璃的膨胀系数最小。这是为什么？Si—O键相当大，整个硅氧四面体正负电荷重心重合，不带极性。[SiO4]四面体以角顶相连，形成向三维空间发展的无

2、规则的连续架状网络结构。2.在石英玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能将如何变化？碱性氧化物加入到石英玻璃中，使完整的硅氧网络断裂，形成不连续的网络结构。3.在碱硅玻璃中加入氧化钙后其结构与性能将如何变化？CaO的加入，使玻璃的结构得到加强。机械强度较高、热膨胀系数较小、耐热性能、介电性能和化学稳定性较好、融体粘度较高。4.在硼玻璃中加入碱性氧化物其结构与性能将如何变化？[BO3]部分转变为[BO4]；层状结构部分转变为三维的架状网络结构。与B2O3玻璃相比，玻璃的各种物理化学性能得到改善。5.何谓硼反常？碱金属氧化物加入到B2O3玻璃中，使玻璃的结构得到加强

3、，物理化学性能得到改善。这与碱金属氧化物加入到石英玻璃中的情形恰好相反。这是一种硼反常。在钠硅玻璃中加入B2O3，玻璃的结构随B2O3增加而逐渐加强，玻璃的性质得到改善。但B2O3的含量超过某数值时，将出现逆转：随着B2O3的增加，玻璃结构逐渐弱化，玻璃的性质逐渐劣化，在玻璃的性质变化曲线上出现极值。这是另一种硼反常。6.何谓逆性玻璃？逆性玻璃是指结构和性质的变化趋势（变化方向）与一般玻璃相反的玻璃。“逆性”包括两方面的含义：A.结构强度变化趋势与一般玻璃相反。B.性能变化趋势与一般玻璃相反。7.何谓玻璃的转变温度区？玻璃从流动性的熔体转变为具有刚性的固体

4、，要经过一个过渡温度区。这个过渡温度区称为玻璃的转变温度区，一般用Tg和Tf代表转变温度区的下限和上限。8.何谓玻璃的热历史？玻璃的热历史是指玻璃在转变温度区和退火温度区的经历。9.玻璃的热历史对玻璃的结构与性能有何影响？对密度的影响：急冷密度小；慢冷密度大。对粘度的影响：急冷玻璃，粘度较低，加热时粘度增大。慢冷玻璃，粘度较高，加热时粘度降低。对热膨胀的影响：T＜Tg时，淬火玻璃的热膨胀系数比退火玻璃大。T＞Tg时，淬火玻璃会发生零膨胀或负膨胀，而退火玻璃则会加速膨胀。10.玻璃的两类性质有何不同？第一类性质与玻璃成分的关系比较复杂，不能根据玻璃的成分和加

5、和法则进行计算的性质。如：粘度、电导、介电损耗、离子扩散速率、化学稳定性等。第二类性质与玻璃成分的关系比较简单，可以根据加和法则进行推算的性质。如：折射率、密度、弹性模量、硬度、热膨胀系数和介电常数等。第一类性质一般通过离子（主要是阳离子）的活动或迁移体现出来。第二类性质不是通过离子的活动而是通过网络和网络外离子的整体作用体现出来。常温下，这类性质可以大致看作构成玻璃的各种离子性质的总和，故可以用简单的加合法则进行推算。11.碱性氧化物对Si-O玻璃的结构和性能有何影响？破坏Si-O2玻璃的网络结构，导致性能劣化。12.何谓双碱效应（混合碱效应）？在简单的

6、硅酸盐玻璃系统（R2O-SiO2）中，一种碱金属氧化物被另一种碱金属氧化物替代时，随着替换量的增加，在性质-成分曲线上，第一类性质会出现极大值或极小值。这种现象称为混合碱效应（或中和效应）。1.二价金属氧化物对Si-O玻璃的结构和性能有何影响？玻璃的密度、折射率等性质随二价金属离子半径大小而变化。玻璃的硬度、膨胀系数也随二价金属离子半径的不同而变化。14.图1是淬火玻璃和退火玻璃在退火过程中的折射率变化曲线。请问图中的哪条曲线是淬火玻璃的？15.图2是淬火玻璃和退火玻璃在退火过程中的密度变化曲线。请问图中的哪条曲线是淬火玻璃的？16.右图是淬火玻璃和退火玻

7、璃的热膨胀曲线。请问图中的哪条曲线是淬火玻璃的？玻璃的生成n生成玻璃需要满足哪些条件？生成玻璃的热力学条件是：与同成分的晶体相比，内能差别较小。生成玻璃的动力学条件是：足够快的冷却速度。n何谓临界冷却速度？何谓结晶容积分率？玻璃中能测出的最小结晶容积分率是多少？如何根据三T图计算临界冷却速度？临界冷却速度是指能生成玻璃的最小冷却速度。结晶容积分率——晶体体积与熔体体积之比（Vc/V）。玻璃中能测出的最小结晶容积分率为10-6。利用三T图，可以求得生成玻璃的临界冷却速度(dT/dt)c(dT/dt)c≈ΔTN/tN式中：ΔTN=Tm-TNTm为熔点（同组成晶

8、体的熔点）。TN是三T图上最靠近纵轴那一点的温度。tN是三T图上最