玻璃工艺学资料

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1、概念题1玻璃是以石英砂、纯碱、长石和石灰石等为主要原料，经熔融、成型、冷却固化而成的非结晶无机材料。玻璃的性能：良好的透明性，机械性能，热工性能2狭义的玻璃：由熔融物冷却而不析晶得到的无机物（过冷液体）。广义的玻璃：结构上完全表现为长程无序、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。玻璃态物质的特性：各向同性、亚稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性3无规则网络学说：a[SiO4]是基本结构单元b一个氧离子最多同两个阳离子相连，一个阳离子周围最多有3或4个氧离子c多面体之间以顶角相连，不能以多面体的边或面相连，每个多面体

2、至少有三个顶角是共用的d多面体相连形成三维无规则连续网络，R+R2+填充在网络空隙。实验证实：Warren等用X-ray衍射证实了该观点。学说重点：多面体排列的连续性、均匀性和无序性4晶子学说：a玻璃由无数晶子组成b晶子有晶格畸变，晶子到无定形介质是渐变。实验证实：晶体细化后XRD峰与玻璃类似。学说重点：玻璃的有序性、不均匀性和不连续性。5玻璃结构与熔体结构的关系：继承性玻璃是过冷的液体，其结构是熔体结构的继续。结构对应性玻璃冷却至室温时，它保持着与熔体在某一温度下相应的平衡结构状态和性能。6硼氧反常现象：硼氧反常：纯

3、B2O3玻璃中加入Na2O（或其它碱金属氧化物），各种物理性质出现极值。而不像SiO2中加入Na2O后性质变坏。原因：Na2O提供的游离氧使[BO3]→[BO4]结构：层状→架状性质变好游离氧过多后，Onb多，转化停止，性质又变差。[BO4]形成与Na2O含量的关系极值点在Na2O为16%mol，超过极值后，Na2O提供的氧不是用于生产[BO4]，而是以非桥氧形式出现于三角体中，使结构减弱，性能变坏。硼氧反常与温度的关系高温无硼氧反常（>1000℃）通过碱硼酸盐不同温度的粘度行为证明7硼反常现象：在钠硅酸盐玻璃中加入氧

4、化硼时，性质曲线上产生极值的现象。折射率、密度、硬度、化稳性出现极大值；热膨胀系数出现极小值；电导、介电损耗、表面张力无此现象。Na2O/B2O3=1为极值点（摩尔比）Na2O/B2O3>1时：[BO3]→[BO4]网络得以加强，性质变好。Na2O/B2O3<1后，无[BO3]→[BO4]，玻璃中链状、层状结构相对增多，性质又向相反方向变化。8逆性玻璃：如果玻璃中存在两种以上金属离子且它们大小、电荷不同时，即使Y<2也可制成玻璃且性质随金属离子量的增加而变好。一般把这种玻璃称为逆性玻璃。逆性含义1.结构逆性：金属离子是

5、“海洋”。多面体是“岛屿”。结构稳定度决定于金属离子与多面体短链中氧的结合力。（思考：与普通玻璃结构的区别）2.性质逆性：Y越小（碱金属和碱土金属含量越多）结构越稳固，性质越好9芒硝的成分：（Na2CO3+Na2SO4+C+CaCO3+SiO2）主要成分：Na2SO410玻璃体中气体存在的三种状态：1、可见气泡：量少；2、物理溶解：较多，多是化学性质较稳定的气体(如惰性气体)；3、与玻璃液中某些组分化学结合：量最大，尤其是化学性质活泼的气体（如H2，SO2，CO2）；玻璃池窖中气体的平衡图11逆性玻璃：玻璃态性质是由金

6、属离子的无序所决定的。意义1.理论冲击经典结构理论经典理论：无序的三维网络是形成玻璃的必要条件，即玻璃态是由于网络的无序引起的。2.实际逆性玻璃具有高电容率和低的介电损耗，且其温度系数微小，因此用逆性玻璃制备的玻璃电容器在通电时电容量稳定。12混合碱效应：定义：二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物总量不变，用一种氧化物取代另一种，玻璃与扩散有关的性质不成直线变化，而出现明显的极值。解释：阻挡论：半径小的离子留下的空位小（A、B无关离子）同类碱离子间斥力大于异类碱离子间的斥力，因此混合碱中碱离子与网络结合力大，扩散活化能

7、大（即扩散系数低）应用：长石变化对玻璃性质的影响温度计采用单碱成分以防止“零点下降”。13玻璃的分相：玻璃从高温冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点的迁移，某些组分发生偏聚，从而形成化学组成不同的两个相，此过程叫分相。应用：高硅氧玻璃，利用分相玻璃中不同相对水、酸、碱的抗蚀程度不同而制得。代替石英玻璃作耐热仪器，高压水银灯管。多孔玻璃可作吸湿剂、催化剂载体、细菌过滤器。pyrex玻璃，耐热仪器、化工管道，烤盘、壶等日用品。分相的原因：阳离子对氧的争夺和阳离子场强。分相对玻璃性质的影响：1.与迁移有关的性质受影

8、响较大，如：化稳性、电导等。分相形貌及各相成分有决定作用。2.与迁移无关的性质对分相不敏感，如：α，d,N等。3.分相对析晶的影响:分相利于析晶。液相分离为成核提供推动力；分相形成的界面为成核提供成核位；分相后总有一相比母相的原子迁移率大，利于均匀成核；分相可使成核剂富集，起晶核作用，然后晶体在其上生长。14玻璃中常见缺陷的名称：