第一节概述
1．物质的玻璃态
自然界中，物质存在着三种聚集状态，即气态，液态和固态。固态物质又有两种不同的形式存在，即晶体和非晶体（无定形态）。
玻璃态属于无定形态，其机械性质类似于固体，是具有一定透明度的脆性材料，破碎时往往有贝壳状断面。但从微观结构看，玻璃态物质中的质点呈近程有序，远程无序，因而又有些象液体。从状态的角度理解，玻璃是一种介于固体和液体之间的聚集状态。
对于“玻璃”的定义，二十世纪四十年代以来曾有过几种不同的表述。1945年，美国材料试验学会将玻璃定义为“熔化后，冷却到固化状态而没有析晶的无机产物”。也有将玻璃定义扩展为“物质（包括有机物，无机物）经过熔融，在降温冷却过程中因粘度增加而形成的具有固体机械性质的无定形物体”。我国的技术词典中把“玻璃态”定义为；从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。其实，在上世纪八十年代，有人提出上述定义‘是多余的限制’。因为，无机物可以形成玻璃，有机物也可以形成玻璃，显然早期的表述并不合适。另外，经过熔融可以形成玻璃，不经过熔融也可以形成玻璃，例如，经过气相沉积，溅射可得到非晶态材料，采用溶胶-凝胶法也可以得到非晶态材料，可见后期的表述也并不妥当。现代科学技术的发展已使玻璃的含义有了很大的扩展。因此，有人把具有下述四个通性的物质不论其化学性质如何，均称为玻璃。这四个通性是；
（1）各相同性。玻璃的物理性质，如热膨胀系数，导热系数，导
电性，折射率等在各个方向都是一致的。表明物质内部质点的随机分布和宏观的均匀状态。
（2）介稳性。熔体冷却成玻璃体时并没有处于能量最低的状态，仍然有自发转变为晶体的倾向，因而，从热力学的观点看，处于介稳状态。但常温下玻璃的粘度非常大，自发转变为晶体的速度非常慢，所以，从动力学的观点看，它又是非常稳定的。
（3）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度区间（转化温度范围）进行的，性质变化过程是连续的和可逆的，它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。
（4）性质随成分变化的连续性和渐变性。在玻璃形成范围内，玻璃的性质随成分发生连续的逐渐的变化。例如，在R2O-SiO2系统中，玻璃的弹性模量随Na2O或K2O 含量的上升而下降，随Li2O 含量的上升而上升。
2．玻璃的分类
玻璃的分类方式很多，常见的有按组成分，按应用分及按性能分等。
2.1按组成分类
这是一种较严密的分类方法，其特点是从名称上直接反映了玻璃的主要和大概的结构，性质范围。按组成可将玻璃分为元素玻璃，氧化物玻璃和非氧化物玻璃三大类；
元素玻璃指由单一元素构成的玻璃，如硫玻璃，硒玻璃等。
氧化物玻璃指借助氧桥形成聚合结构的玻璃，如硅酸盐玻璃，硼酸盐玻璃，磷酸盐玻璃等。它包含了当前已了解的大部分玻璃品种，这类玻璃在实际应用和理论研究上最为重要。
非氧化物玻璃当前这类玻璃主要有两类。一类是卤化物玻璃，玻璃结构中连接桥是卤族元素。研究较多的是氟化物玻璃（如BeF2玻璃,NaF-BeF2玻璃）和氯化物玻璃（如ZnCl2玻璃,ThCl4-NaCl-KCl玻璃）;另一类是硫族化合物玻璃，玻璃结构中的连接桥是第六族元素中除氧以外的其它各元素。例如，硫化物玻璃，硒化物玻璃等。
对于氧化物玻璃中的硅酸盐玻璃，可按化学组成再进一步细分；（1）钠玻璃（又名钠钙玻璃或普通玻璃）
钠钙硅酸盐玻璃是生产历史最悠久的玻璃系统，也是当今产量最高，用途最广的一类玻璃。我们日常生活中所见到的玻璃制品。如建筑装饰用的窗玻璃，板玻璃，玻璃纤维制品乃至食品药物包装用的瓶罐和日用器皿，绝大部分都是钠钙硅酸盐玻璃。它的产量估计占玻璃总产量的90%以上。这类玻璃是人类在长期的生产活动中认识，创造，发展出来的。早在其基本理论开始发展之前，在制造技术上已取得了辉煌的成就。
生产钠钙硅酸盐玻璃的主要原料是硅砂，石灰石，纯碱。由于古代化学知识不足而且只有天然原料，单凭经验选取原料和配料，难免带入各种天然杂质，如Al2O3,Fe2O3,MgO,K2O等。欧洲工业革命以后，由于化学知识的积累，曾一度追求使用高纯原料，进一步研究发现，一定量的杂质，特别是Al2O3,MgO,K2O,B2O3等不但对生产无害，反
而能改善玻璃的许多生产工艺性质和实用性质。在钠钙硅酸盐玻璃成分的变化上经历了由复杂到简单，又从简单到复杂的发展过程。典型的钠钙硅玻璃的化学成分见下表；
钠钙硅玻璃化学成分表
（2）钾玻璃（又名硬玻璃）
以K2O代替钠玻璃中的部分Na2O，适当提高SiO2含量，玻璃质硬且有光泽，其他性能也比钠玻璃好。多用于制造化学仪器，用具和一些高级玻璃制品。
（3）钙镁铝硅玻璃
以MgO代替钠玻璃中的部分碱金属和碱土金属氧化物,以Al2O3代替部分SiO2而制成，组成为SiO260.5( wt %),Al2O321.4,CaO 8.7,MgO 5.8,F 1.5和Na2O 0.6的耐热玻璃，热膨胀系数为4×10-7/℃，由于其优良的热稳定性，在工业上可用以制造耐热与耐侵蚀的管子，玻璃纤维，以及电气上用的制品。
（4）铅玻璃（又名铅钾玻璃，重玻璃，或晶质玻璃）
由PbO,K2O和少量SiO2组成，由于PbO的特殊性质，通过合理的组分调节，可以使玻璃具有折射率高，色散高，比重大，透明度好，
光泽好，硬度低等特性，可大量应用于光学玻璃，电真空玻璃及铅晶质玻璃等方面。
燧石光学玻璃PbO2含量达40—79wt%，是光学玻璃的重要分支之一，具有高折射率（nD为1.6—1.9），高色散（为22—36）的特性。
铅玻璃PbO含量为5—30%，料性长，不易析晶，适合于各种成型方法，电绝缘性好，化学稳定性高，是一类优良的电真空玻璃。 铅晶质玻璃比一般器皿玻璃含有较多的PbO，透明度高，光泽好，硬度低，易于磨，刻，适宜于制造高级艺术品和餐具等。按含量不同，分为低铅晶质玻璃，中铅晶质玻璃和高铅晶质玻璃，其成分如下；
铅晶质玻璃成分表
（5）硼硅玻璃（又名耐热玻璃）
由B2O3,SiO2及少量MgO组成，具有较好的光泽和透明度，较高的耐热性，绝缘性，化学稳定性和力学性能，可用于制造高级化学仪器和绝缘材料。
（6）石英玻璃
由纯SiO2制成，具有优良的热学性能，光学性能和化学稳定性，具有极高的力学性能，并能透过紫外线，可用于制造耐高温仪器及杀菌灯等特殊用途的仪器和设备。
2.2按应用分类
按玻璃用途分类是日常生活中普遍采用的一种方法，通常可分为如下几类；
建筑玻璃：包括平板玻璃，磨光玻璃，夹层玻璃，中空玻璃等；
日用玻璃：包括瓶罐玻璃，器皿玻璃，药用玻璃，工艺美术玻璃等。仪器玻璃：包括高铝玻璃（Al2O3的质量分数为20%-35%，用于燃烧管，高压水银灯，锅炉水表等），高硅氧玻璃（SiO2质量分数大于96%，用以代替石英玻璃制作玻璃仪器），高硼硅玻璃（用于耐热玻璃仪器，化工反应器，管道，泵等距离等）。
光学玻璃：包括无色光学玻璃，用于显微镜，望远镜，照相机，电视机及各种光学仪器；有色光学玻璃，用于各种滤光片，信号灯，彩色摄影机及各种仪器显示器。也还包括眼镜玻璃，变色玻璃等。
电真空玻璃：包括石英玻璃，钨组玻璃，钼组玻璃，铂组玻璃，中间玻璃，焊接玻璃等，主要用于电子工业，制造玻壳，芯柱，排气管，或作为玻璃封接材料。
对于建筑玻璃，按其用途可细分为以下五类；
（1）平板玻璃
主要利用其透光性和透视性，用作建筑物的门窗，橱窗及屏风等。
这一类玻璃包括普通平板玻璃，磨砂玻璃，磨光玻璃，浮法平板玻璃和花纹平板玻璃。
（2）饰面玻璃
主要利用其表面色彩图案花纹及光学效果等特性，用于建筑物的立面装饰和地坪装饰。这一类玻璃有；辐射玻璃，釉面玻璃，镜面玻璃，拼花玻璃，水晶玻璃，彩色玻璃和矿渣微晶玻璃等。
（3）安全玻璃
主要利用其高强度，抗冲击及破碎后无伤人危险等特性，用于装饰建筑物安全门窗，阳台走廓，采光天棚，玻璃幕墙等。主要种类为；钢化玻璃，夹丝玻璃，夹层玻璃等。
（4）功能玻璃
具有吸热或反射热，吸收或反射紫外线，光控或电控变色等特性，多用于高级建筑物的门窗，橱窗等，也用于玻璃幕墙。主要品种有；吸热玻璃，热反射玻璃，低辐射玻璃，选择吸收玻璃，防紫外线玻璃，光致变色玻璃，中空玻璃，电致变色玻璃，等。
（5）玻璃砖
主要用于屋面和墙面装饰，该类产品包括；特厚玻璃，玻璃空心砖，玻璃锦砖，泡沫砖等。
2.3按性能分类
这种方法一般用于一些专门用途的玻璃，其名称反映了玻璃所具有的特性。例如；
按光学特性：光敏玻璃，声光玻璃，光色玻璃，高折射率玻璃，
低色散玻璃，反射玻璃，半透过玻璃。
按热学特性：热敏玻璃，隔热玻璃，耐高温玻璃，低膨胀玻璃。 按电学特性：高绝缘玻璃，导电玻璃，半导体玻璃，高介电性玻璃，超导玻璃。
力学性能：高强度玻璃，耐磨玻璃。
化学稳定性：耐酸玻璃，耐碱玻璃。
3．玻璃的形成方法
为了把物质转变为玻璃态，无论起始状态是气体，液体还是固体，最关键的一点是原子在低温时难以运动，从而使它没有足够的时间完成规则排列。从不同聚集状态的物质向玻璃转变的角度来分类，玻璃的形成方法有；
3.1熔体冷却法
用熔体冷却法制作玻璃态物质其远程无序结构是用加热熔化的方法获得的。至于能否保持其远程无序结构，取决于熔体达到过冷状态的倾向大小，即取决于熔点以下熔体过冷而不致引起成核和结晶的能力。显然，只有那些过冷程度很大而不析晶的液体才可能成为玻璃。 传统熔体冷却方法是将玻璃原料加热，熔融，澄清，均化，透明均质的熔体，然后在常规条件下冷却面成固态玻璃物质，由于不需要复杂的制冷设备。世界上极大部分玻璃产品都是通过这种方法生产的。
某些金属，合金及一些离子化合物，虽在高温下能形成熔体，但
用常规方法冷却时，很容易析晶而不能制成玻璃。但随着熔体冷却技术的进步，已有可能使它们在快速冷却过程中因来不及析晶而成为玻璃体。例如，利用离心力将熔融金属液喷射到冷却的金属板面上，其冷却速度为传统熔体冷却速度的20-30倍；如将金属液滴放入快速运动的活塞与铜垫之间，被压制成几十微米厚的薄片因铜的快速传热而成为玻璃体，其冷却速度为传统熔体冷却速度的2到3个数量级倍；如将金属液滴甩到两个转鼓之间，冷却速度可达105-107℃/秒，可轧制成厚度为20-1微米的非晶态金属带，这种方法称之为非晶态合金薄膜离心急冷法。玻璃态金属具有很高的强度，硬度，电阻，磁性和比热。其性能指标比现有的优质牌号钢要高得多。这些材料在仪器仪表制造，无线电工程及其他领域得到了应用。
3.2气相沉积法
无机玻璃和金属玻璃主要是通过熔冷却来制取的，但无机玻璃也可以通过气相来制造。例如，可以应用内部气相沉积法制造光通讯用的石英玻璃纤维，将SiCl4和GeCl4的混合气体通入石英玻璃管内，使它们在气相状态下氧化并分解，形成非晶态SiO2.GeO2后凝聚在玻璃管的内壁。又例如，制造反射望远镜镜头时所使用的TiO2-SiO2系低膨胀玻璃，也是通过气相反应的方法制造的，用火焰将TiCl4-SiCl4的混合气体加热到1800℃左右，使之氧化并分解，形成的TiO2-SiO2微细粒子粘附到接收台架上，经收集并加热烧结成玻璃。
通过气相制作玻璃态的方法有：
真空蒸发法少量样品在真空条件下通过加热或电子束轰击，蒸发成气相，然后使之在冷却的衬底上冷凝成无定形玻璃态膜。这种方法的优点是无污染，可用以制取As2S3膜,Si3N4膜等。
阴极溅射法金属或氧化物靶受阴极电子或惰性气体原子或离子束的轰击后，溅射到衬底上，经冷却而成无定形材料。近年来，在此基础上又发展了一种反应溅射法，即使溅射到基板上的材料与氧化进行反应形成氧化物无定形薄膜（如PbO-TeO2膜，PbO-SiO2膜等）。
溅射法粒子的能量（10eV）比真空蒸发法的能量（0。1eV）高，故膜层附着力强，致密度高，适用于不易蒸发的材料，其缺点效率不够高。
化学气相沉积法(CVD)气态物质在固体表面发生反应后，仍然以远程无序的状态凝结在固体材料的表面，当然，反应必须发生在固体表面或表面附近。应用这种方法的条件是；反应剂在室温下或不太高的温度下呈气态或蒸汽压较高，且纯度较高，能形成所需要的沉积层而其他反应产物易于挥发。在工艺上，要求重现性好，成本低。
用CVD法制备的涂层粘附性好，内应力小，均匀性好。已用于制备多种玻璃态材料，如；半导体工业用的Si3N4绝缘材料，Si3N4-C, Si3N4-AlN复合导电材料，用于硼扩散源的BN以及具有导电性，化学稳定性，且质地坚硬的玻璃态硼化物(如Ti-B,Al-B,Zr-B等)。
3.3晶体能量泵入法
辐照法是利用高速中子束或α粒子束轰击晶体材料表面而使其无定形化的一种方法。其过程为SiO2（晶体）→中子轰击→SiO2（玻璃）.
由于中子或α粒子把很大的能量传递给晶体中的原子，使原子离开它在晶格中的平衡位置进入空隙，或因发生碰撞而形成缺陷，导致晶格中原子间距和化学键角均发生变化，造成向结构远程无序的转化而形成玻璃态。
冲击波法用爆炸法或夹板对晶体物质施以冲击波，在极大的压力和随之而来的高温作用下，转变成玻璃态。例如，石英晶体在压强大于3。6×1010Pa的冲击波作用成了玻璃态；又如晶态白磷在250℃下，压力大于7×108Pa时形成玻璃态磷.
离子注入法用高能量的离子束（几十电子伏到几十万电子伏）轰击晶体表面，当注入离子达到一定剂量时（一般不小于10%），可使基体表面非晶体化。这是由于离子注入时产生的热峰作用和轰击时产生的极高压力密度和位错密度，使基体表面呈远程无序状态。用这种方法可制备多种玻璃态合金系统，如Fe ,Co ,Ni 系统，B,P系统等。3.4固相热分解法
用固相热分解也可制得非晶态材料，但在实际应用中有重要意义的材料只有玻璃碳，它是由酚醛树脂和糠醇经加热碳化而成的。加热至400-800℃时，气孔表面积增大，质量，体积减小，在800-1200℃时，气孔相继消失，变成有玻璃状外观的无气孔玻璃碳。
3.5溶胶-凝胶法（S-G）
溶胶-凝胶法也称溶液低温合成法，用于制备玻璃只有几十年的历史。其原理是将有适当组成的液态金属有机化合物（金属醇盐）通
过化学反应和缩聚作用生成凝胶，经加热脱水后烧结形成玻璃材料。目前已能用溶胶-凝胶法成功地制备块状，薄膜状，纤维状以及中空球状玻璃材料。
与熔体冷却法相比，溶胶-凝胶法的优点是：
（1）作为原料的醇盐易于提纯，产品纯度高。
（2）原料可在分子级水平上加以混合，均匀性高。
（3）热处理温度低，节省能源，减少了挥发损失和污染。
（4）能制取高粘度，易分相，易析晶的玻璃材料。
溶胶-凝胶法的缺点是原料成本高，干燥和烧结时易开裂。
综上所述，虽然玻璃形成的方法很多，新的方法不断产生，但熔体冷却中的传统熔体冷却工艺仍然是大量生产玻璃的主要工艺。附：平板玻璃发展简史
大型平板玻璃的生产始于明清之际，生产技术是由西欧传入的，最早在广州，以后在四川，北京生产。1922年，比利时在秦皇岛建设耀华玻璃厂，于1924年建成投产，日产约400-500标箱。同年，日本在大连建设玻璃厂，于第二年投产。之后，日本又扩建沈阳玻璃厂。
1945年，苏联红军进入大连后，大连玻璃厂于1947年恢复了生产。秦皇岛耀华玻璃厂和沈阳玻璃厂于1949年3月相继恢复了生产。1949年，我国平板玻璃产量不足100万重量箱，远远满足不了需要。经过10年的努力，1960年我国平板玻璃的产量达500多万重箱。改革开放以后，平板玻璃产量更快地得到了增长，见下表；
平板玻璃产量增长表
1990年我国平板玻璃产量8066万重箱（约400万吨），已跃居世界首位。在产量快速增长的同时，我国平板玻璃的装备水平不断提高，玻璃品种不断增加，一大批玻璃专业技术人员迅速成长.
第二节玻璃原料
组成玻璃的各种氧化物，在配料时所使用的不是纯氧化物，而多半使用含有这些氧化物成分的天然矿物原料。根据各种原料在玻璃中的作用，将它们分成主要原料和辅助原料两大类。
一主要原料
根据引入氧化物性质的不同，将主要原料分为酸性氧化物原料，碱金属氧化物原料和碱土金属氧化物原料三类。
1酸性氧化物原料
1．1引入SiO2的原料
SiO2在玻璃中的含量很高，一般为50-80%，在普通瓶罐，器皿玻璃，平板玻璃中，含量在70-75%;在石英玻璃中高达98%以上。SiO2在玻璃中构成骨架，赋予玻璃良好的化学稳定性，热稳定性，透明性，较高的软化温度，硬度和机械强度。但含量增大时，熔融温度升高,玻璃液粘度增大。
含SiO2的原料在自然界分布极广，但适用于玻璃工业生产的并不多。常用的有优质硅砂，砂岩，石英岩等。
硅砂,又称石英砂，主要由石英颗粒组成，质地纯净的硅砂为白色，一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质，多呈淡黄色，浅灰色或红褐色。
硅砂的主要成分是SiO2，并含少量Al2O3, K2O, Na2O, CaO, MgO,以及Fe2O3,Cr2O3,TiO2等着色氧化物。Fe2O3是有害成分，使玻璃着色而影响透明度。熔制瓶罐，器皿玻璃时，硅砂中Fe2O3含量不允许超过0.12—0.15%；熔制光学玻璃时，不允许超过0.012-0.016%。Cr2O3的着色能力比Fe2O3强30—50倍，使玻璃呈绿色。TiO2使玻璃着成黄色，与Fe2O3同时存在时，玻璃呈黄褐色。在生产无色玻璃制品时，要严格控制着色氧化物的含量。
硅砂的颗粒组成对原料制备，玻璃熔制，蓄热室的正常工作有重要影响，是评价硅砂质量的重要指标。硅砂粒径应在0.15—0.8毫米之间，其中0.25—0.50毫米的颗粒应不少于90%，0.1毫米以下的不超过5%。颗粒太大，会使熔化困难，甚至产生末熔的结石；颗粒太小，会在配合料投入熔窑时被烟气带进蓄热室，堵塞格子砖通道，而且由于细小砂粒的损失（其铁铝含量相对较高），造成配合料组成不匀，导致玻璃缺陷的产生。
硅砂的矿物组成：硅砂中伴生矿物的种类及含量对确定矿源和选择原料的精选方式有直接关系。常见伴生矿物如长石，高岭土，白云石，方解石等对玻璃无害。但赤铁矿(Fe2O3)，磁铁矿(Fe2O3FeO)，
钛铁矿(Fe2O3TiO2)等使玻璃着色。有些重矿物如铬铁矿(Fe2O3Cr2O30)，铬锌尖晶石(FeOCr2O3MgO)，锆英石(ZrO2SiO2)，角闪石，电气石等，由于它们的熔点高，常在玻璃中形成黑点和疙瘩。 砂岩是由石英颗粒和粘性物质在高压下胶结而成的坚实致密的岩石。可分为粘土质砂岩（含Al2O3较多），长石质砂岩（含K2O 较多）和钙质砂岩（含Ca O较多）。砂岩多呈淡黄色，淡红色，铁染严重时呈红色。
石英岩又称硅质砂岩。它所含的铁，铝氧化物比砂岩少，硬度大，不易粉碎。只有生产高级玻璃制品时才采用石英岩。
水晶在制造石英玻璃时才使用。
硅质原料的成分范围见下表：
硅质原料成分范围表
1．2引入B2O3的原料
氧化硼在玻璃中也起玻璃骨架的作用，能降低玻璃的热膨胀系
数，提高玻璃的热稳定性。B2O3在玻璃中的含量，一般不大于14%。当玻璃成分中引入0.6%-1.5%的氧化硼时，即能加速玻璃的熔化和澄清，降低玻璃的熔化温度。氧化硼还能改善玻璃的成型性能。引入氧化硼的原料有硼酸，硼砂和含硼矿物。
硼酸（H3BO3）是比重为1.435的白色鳞片状晶体，微有光泽，触之有脂肪感，易溶于水，加热时易随水分的蒸发面挥发。温度高于70℃时部分失水而转为偏硼酸（HBO2）。对硼酸的质量要求(wt %)是；H3BO3>99, Fe2O3<0.01, SO-24<0.2。
硼砂可分为含水硼砂（Na2O.2B2O3.10H2O）和无水硼砂两种.前者加热到200℃时只剩下一个结晶水，加热到400-450℃时，得无水硼砂。无水硼砂的比重为1.69-1.72，硬度2-2.5。氧化硼熔制时易挥发，因此在计算料方时应计入挥发率。对硼砂的质量要求是（%）；B2O3>35, Fe2O3<0.01, SO-24<0.2。
含硼矿物这些矿物主要有；硬硼酸钙（2CaO.3B2O3.5H2O）细晶硼酸钙石（2CaO.3B2O3.3H2O），硼酸钠方解石(NaO.3CaO.5B2O3.16H2O)，硼镁石(2MgO.B2O3.H2O)，硅钙硼石(2CaO.B2O3.2SiO2.H2O)等。1．3引入Al2O3的原料
在瓶罐玻璃，器皿玻璃，平板玻璃中，Al2O3含量为2—3%，最高为8—10%。在含有碱金属和碱土金属氧化物的硅酸盐玻璃中，加入少量Al2O3能降低玻璃的析晶倾向，提高玻璃的化学稳定，热稳定性和机械强度，减轻玻璃对耐火材料的侵蚀，扩大玻璃成形操作范围。引入Al2O3的原料有长石，高岭土，叶蜡石和工业氧化铝等。
长石是往玻璃中引入Al2O3的主要原料之一，长石可分为呈淡红色的钾长石（K2OAl2O36SiO2），呈白色的钠长石(Na2O Al2O36SiO2)和钙长石(CaOAl2O36SiO2).在自然界，它们常以不同比例形成类质同象的混合物。因此，长石的化学组成波动较大。长石中的杂质通常有粘土，云母，氧化铁等，对玻璃质量均有一定影响，在使用前应经过挑选与洗涤。
长石的组成范围为wt % ；SiO2 55―65，Al2O3 18―22，Fe2O3 0.15―0.4 ，Ca O 0.15―0.8 ，R2O，13―16。
由于长石中含有较多的R2O，因而只能在含R2O的玻璃中引用，并可替代部分纯碱，其缺点是成分波动大，不易控制。对长石的质量要求是(wt %)；Al2O3>16, Fe2O3<0.3, R2O >12.
高岭土又称粘土（Al2O3 2SiO2 2H2O）,其组成范围为（%）；
SiO240- 60, Al2O330-40, Fe2O30.15-0.45 ,CaO 0.15-0.8 ,MgO 0.05-0.5 ,R2O 0.1-1.35
高岭土中所含的SiO2和Al2O3均为难熔氧化物，使用前应进行细磨，高岭土往往含铁较高，制造无碱玻璃和仪器玻璃时，必须选用较纯的高岭土。对高岭土的质量要求是（%）；Al2O3>30，Fe2O3<0.4。叶蜡石（Al2O3 4SiO2 H2O）是生产无碱无硼玻璃的常用矿物原料。其成分范围为（%）；SiO254- 71, Al2O321- 32, Fe2O30.15-0.35, CaO 0.25-1.0, R2O 0.05-0.4 。
当玻璃中需要引入较多的Al2O3而又不允许引入其他氧化物时，常用焙烧过的氧化铝，或选用氢氧化铝.。氢氧化铝比焙烧氧化铝质
纯，也易于熔化和澄清，但价格昂贵，容易吸水造成成分波动，熔制时易产生大量的泡沫。为减少泡沫，可在配合料中加入适量的萤石或冰晶石。
2．引入碱金属氧化物的原料
2．1引入Na2O的原料
Na2O是一种良好的助熔剂，能在较低的温度下与SiO2反应生成硅酸盐，能降低玻璃液的粘度，加快玻璃的熔制速度。但Na2O将减弱玻璃的结构强度，增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度。因此，玻璃组成中，Na2O，K2O的总量不能高于16%。引入Na2O的原料有纯碱和芒硝Na2SO4。
纯碱（Na2CO3）是一种微细白色粉末，易熔于水。所含杂质有氯化钠，硫酸钠，氧化铁等。纯碱易潮解，结块，不利于配合料的混合，。因此，必须贮存在通风干燥的库房内。熔制时可能在玻璃表面形成称为‘浮渣’的泡沫。对纯碱的质量要求是（%）；Na2CO3>98,NaCl<1, Na2SO4< 0.1,Fe2O3<0.1。
纯碱有轻碱和重碱之分。在国内现用轻碱，轻碱容重小（0.61），颗粒细。已混合好的配合料在运输过程中容易出现分层现象，入窑后，易被窑内气流带入蓄热室，造成格子砖的堵塞与熔融。而重碱容重大（0.94），颗粒粗。因而使用重碱是提高配合料质量和减少碱尘的措施之一。
为了节约纯碱，降低成本，可用天然碱代替纯碱。天然碱是干涸
的咸湖沉积盐。我国内蒙，青海均有出产。它是碳酸钠的水化物，分子式为；Na2CO3.10H2O. Na2CO3含量60%左右，尚含有较多的NaCl,Na2SO4,CaSO4等杂质。脱水的天然碱可直接使用。含结晶水的一般用热水熔化后，使杂质沉淀，将溶液加入到配合料中。
芒硝（Na2SO4）是比重为 2.7的白色粉未。分无水芒硝和含水芒硝（Na2SO4.10H2O）两种。含水芒硝在35℃以上就开始析出结晶水而成糊状物，不便于使用。为此，要预先进行熬制或烘烤处理。芒硝的熔点为884℃，沸点为1430℃，它的分解温度较高，在熔制时，若有还原剂存在，则可大大降低芒硝的分解温度。为此，在使用芒硝时必须加入煤粉。煤分的理论用量为芒硝量的4%。
芒硝不仅可以代碱，而且是一种常用的澄清剂。使用芒硝也有如下缺点；与纯碱相比，它的热耗大，这是因为石英砂和芒硝要在较高的温度下才进行反应，而且速度较慢；已熔化但未反应的芒硝浮在玻璃液表面，易产生芒硝泡；对耐火材料的侵蚀也大,尤其是当有芒水存在时；芒硝配合料的熔制必须在还原气氛下进行，但煤粉用量过多时，会使Fe2O3还原成Fe S而呈棕色。因此，芒硝的用量有一定的限制。对芒硝的质量要求是（%）；Na2SO4>85,NaCl<2, CaSO4<4, Fe2O3<0.3,H2O<5.
2．2引入K2O的原料
K2O的作用与Na2O类似，它能延长玻璃料性，增强玻璃的光泽及透明性。熔制有色玻璃时，使呈色更鲜艳。玻璃中的K2O通常由比重为2.29的钾碱（K2CO3）引入，其中常含少量的Na2CO3，K2SO4，
K、Cl等杂质。钾碱极易吸收水分而潮解，必须放在干燥通风的库房中。因钾碱的价格比纯碱高，故只在光学玻璃和铅钾玻璃中才使用，器皿玻璃中用量很少，一般在3%以下。
2 .3引入Li2O的原料
Li2O呈白色，熔点1700℃以下，是一种强助熔剂，只有在生产乳白玻璃，感光玻璃，微晶玻璃等时才使用。引入Li2O的原料有锂辉石，锂云母，碳酸锂等。
锂辉石(Li2O.Al2O3.4SiO2)是白色或淡绿色棱形晶体，比重为3.1，硬度为6-7，成分范围为（%）；SiO2 61-66,Al2O3 23-30,FeO 0.2-2.7, Na2O 0.1-3.0 ,Li2O 5-8.
锂云母(LiF.KF.Al2O3.3SiO2)由淡紫色，灰色，白色的宽片和小鳞片晶体所组成，比重为2.8-3.3，硬度为2-4。锂云母易于熔化，含铁量较低，是引入Li2O的较好原料。其成分范围为（%）；SiO2 48-52, Al2O3 21-29, ,Fe2O3 0-1, MnO 0-5.5, K2O 0-2,Li2O 3.5-6., F 4-9,H2O 0.6-2.5。碳酸锂(Li2CO3)是比重为2.8-3.3的无色单钭晶型晶体，熔点618℃，略溶于水。碳酸锂比较纯净，但价格较高。
3．引入碱土金属氧化物的原料
3．1 引入CaO的原料
CaO在玻璃中的主要作用是增加玻璃的化学稳定性和机械强度。但含量过高时，玻璃易于析晶，因此，玻璃中CaO含量一般不超过12.5%。在高温时，CaO能降低玻璃液粘度，加速玻璃的熔化和
简述玻璃结构与熔体结构的关系。 玻璃态是热力学不稳定、动力学稳定的状态，在玻璃的熔融态向玻璃态转变的过程中，由于粘度增长很快、析晶速度很小而保持熔融态的结构，因此。玻璃结构与熔体结构的关系体现在以下几个方面： （1）玻璃结构除了与成分有关以外，在很大程度上与硅酸盐熔体形成条件、玻璃的熔融态向玻璃态转变的过程有关，不能以局部的、特定的条件下的结构来代表所有玻璃在任何条件下的结构状态。即不能把玻璃结构看成是一成不变的。（2）玻璃是过冷的液体，玻璃结构是熔体结构的继续。即玻璃结构与熔体结构有一定的继承性。 （3）玻璃冷却到室温时，它保持着与这温度区间的某一温度相应的平衡结构状态和性能。即玻璃结构与熔体结构有一定的结构对应性。 1828年法国工人罗宾发明了第一台吹制玻璃瓶的机器。 1905年英国欧文斯发明了第一台玻璃瓶自动成型机。 1959年英国皮尔金顿公司经３０年的研究将浮法应用于平板玻璃的生产，是玻璃发展史上的一次重大变革，并不断取代其它方法。 石英砂的主要成分是SiO2，常含有：Al2O3、TiO2、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、K2O、Cr2O3、V2O5等杂质成分，其中Fe2O3、Cr2O3、V2O5、TiO2能使玻璃着色，降低玻璃的透明度，是有害杂质。 B2O3是玻璃的形成氧化物，它以硼氧三角体[BO3]和硼氧四面体[BO4]为结构组元，在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面体[SiO4]共同组成结构网络。 B2O3能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性，当B2O3引入量过高时，由于硼氧三角体[BO3]增多，玻璃的膨胀系数反而增大，发生反常现象。－－硼反常现象 一般选择引入氧化钠的原料时，可优先选择纯碱，在纯碱供应紧张时或为降低成本，可引入适量的芒硝（2-3%）。原因有以下几点： Ａ）热耗大，难分解； Ｂ）侵蚀性大（包括芒硝蒸汽、“硝水”：硝酸钾或者硝酸钠的溶液，此处指熔融的芒硝，还原剂用量不足时产生的） Ｃ）需加入适量的还原剂：量不足时不分解的芒硝易生成侵蚀性较大的硝水；过量时会还原Fe2O3、Na2SO4生成FeS、Fe2S3和硫化物,并生成硫铁化物，最终导致着色，而还原剂的实际用量需根据实际情况调整； D）运费高，储存加工费用大。 E) 容易导致芒硝泡（硝水进入成形流，在冷却时熔融的硫酸盐硬化而析出白色的结晶状小滴）和硫酸盐结石（硫酸盐在玻璃中的溶解度很小）； 为什么在芒硝完全分解前后须分别保持还原气氛和氧化气氛？ 为保证芒硝能以较低的温度分解在熔化前期，芒硝未完全分解之前，须保持还原气氛；在熔化后期，为防止硫酸盐进一步被还原而生成硫化物并与铁的硫化物生
玻璃工艺学前十六章课后习题 第一章玻璃的结构和组成 1-1名词解释 硼-铝反常：当硅酸盐玻璃中不存在B2O3时，Al2O3代替SiO2能使折射率变大、密度等增大，体现在一系列性质变化中，如折射率、密度、硬度、弹性模量。在介电常数与膨胀系数变化曲线中显得很模糊。色散、电导与介质损耗等不出现硼反常现象。 硼-氧反常：B2O3加入Na2O后，氧化钠所提供的氧使【BO3】三角体变成【BO4】四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间转变为三维的架状结构，从而加强了网络，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随Na2O或NaO的加入量的变化规律相反，出现硼铝酸盐的硼反常现象。 硼反常：由于Na2O的加入，氧化钠所提供的氧使【BO3】三角体变成【BO4】四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间转变为三维的架状结构。 铝反常：氧化铝的结构状态依氧化铝和碱金属相对含量的不同而变化的这种现象称为铝反常现象。 解聚：在熔融SiO2,O/Si比为2:1，【SiO4】连接成架状。若加入Na2O则使氧硅比比例升高，随加入量增加，氧硅比可由原来的2:1逐步升高到4:1，【SiO4】连接方式由架状到层状、带状、链状、环状直至断裂而形成【SiO4】岛状，这种架状【SiO4】断裂称为熔融石英的分化过程。 积聚：在熔融SiO2,O/Si比为4:1，【SiO4】连接成岛状。若释放Na2O则使氧硅比比例降低，随释放量增加，氧硅比可由原来的4:1逐步升高到2:1，【SiO4】连接方式由岛状到层状、带状、链状、环状直至断裂而形成【SiO4】架状，这种岛状【SiO4】断裂称为熔融石英的积聚过程。 混合碱效应:在二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的含量不变时，用一种碱金属氧化物取代另一种氧化物时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混和碱效应。 压制效应：在含碱硅酸盐中随RO的升高，使R﹢在扩散中系数下降，这种现象叫做压制效应。 逆性玻璃：如果玻璃中同时存在两种以上金属离子，而且它们的大小和所带电荷不相同时，情况就大为不同，即使Y<2也能制成玻璃，而且某些性能随金属离子数的增到而变好。一般称为逆性玻璃。 网络外体：单键强度小于250KJ/mol，这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而
玻璃的定义：结构上完全表现为长程无序的、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。 玻璃的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性、性质变化的可逆性 晶子学说：玻璃是由无数“晶子”所组成的，晶子是具有晶格变形的有序排列区域，分散在无定形介质中，从“晶子” 部分到无定形部分是逐步过渡的，二者之间并无明显界线。 无规则网络学说：玻璃的近程有序与晶体相似，即形成阴离子多面体，多面体顶角相连形成三维空间连续的网络，但其排列似拓扑无序的。 玻璃结构和熔体结构的关系： ⑴玻璃结构除了与成分有关以外，在很大程度上与熔体形成条件、玻璃的熔融态向玻璃态转变的过程有关。（玻 璃的结构不是一成不变的) ⑵玻璃似过冷的液体，玻璃的结构是熔体结构的继续。（继承性） ⑶玻璃冷却至室温时，它保持着与该温度范围内某一温度相应的平衡结构状态和性能。（对应性） 单元系统玻璃的结构主要有：石英玻璃结构、氧化硼玻璃结构、五氧化二磷玻璃结构。 硼氧反常现象：当氧化硼与玻璃修饰体氧化物之比达到一定值时，在某些性质变化曲线上出现极值或折点的现象。根据无规则网络学说的观点，一般按元素与氧的单键能的大小和能否生成玻璃，将氧化物分为：网络生成体氧化物、网络外体氧化物和中间体氧化物。 混合碱效应：二元碱硅玻璃中，碱金属氧化物总含量不变，用另一种逐渐取代一种时，玻璃的性质出现极值。 T f：玻璃膨胀软化温度 T g：玻璃转变温度 玻璃的形成方法：熔体冷却法和非熔融法 三元玻璃形成区： ①由于新的共熔区的形成，三元系统形成区中部出现突出部分。 ②含有两种网络形成体（F）的三元系统，突出位置受到共熔点位置的影响，即突向低熔点的一侧。 ③三元系统只有一种网络形成体（F）时，突出部分偏向低熔点氧化物的一侧。 ④网络中间体（I）可使网络修饰体（M）较多的区域重新形成玻璃，在有I的三元系统中，形成区突向偏M的一侧，呈半圆形。 ⑤F－M、F－I等不能形成玻璃的二元系统加入新的氧化物，由于新的共熔物形成，可以在其中间部位形成较小的不稳定的玻璃形成区。 玻璃的分相：玻璃在高温下为均匀得熔体，在冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分发生偏聚，从而形成化学组成不同得两个相，此过程称为分相 玻璃分相的原因：一般认为氧化物熔体的液相分离是由于阳离子对氧离子的争夺所引起的。当网络外体的离子势较大、含量较多时，由于系统自由能较大而不能形成稳定均匀的玻璃，它们就会自发的从硅氧网络中分离出来，自成一个体系，产生液相分离。 分相对玻璃析晶的影响： ①为成核提供界面：玻璃的分相增加了相间的界面，成核总是优先产生于相的界面上。 ②分散相具有高的原子迁移率：分相导致两液相中的一相具有较母相明显大的原子迁移率，这种高的迁移率能够 促进均匀形核。 ③使成核剂组分富集于一相：分相使加入的成核剂组分富集于两相中的一相，因而起晶核作用。 微晶玻璃：是用适当组成的玻璃控制析晶或者诱导析晶而成，它含有大量（95%～98％）细小的（在1μm以下）晶体和少量残余玻璃相。 影响玻璃黏度的因素 ⑴玻璃的黏度随温度的升高连续变化，温度越高粘度越低。 ⑵玻璃的结构对黏度影响分两个方面：玻璃网络结构越稳定，玻璃的黏度越大； 玻璃中碱金属离子或者碱土金属离子使玻璃网络聚合，玻璃的黏度越大。 ⑶玻璃组成对黏度的影响主要为： ①玻璃中氧化物的性质与数量：倾向于形成更大的阴离子基团的氧化物，使玻璃黏度增大；碱性氧化物使玻璃形成的网络解离，玻璃的黏度降低； ②氧－硅比：氧硅比越大，硅氧四面体群解离，玻璃黏度降低
玻璃工艺学复习练习题 分相结构对玻璃的性质有何影响？ 对第一类性质的影响：由离子的迁移特性决定的性质，如电阻率、化学 稳定性等对玻璃的分相结构十分敏感。若性质较差的相以连通结构的形 式存在，玻璃的性质将明显变坏。若性质较差的相呈孤立液滴状分布于 性质较好的连续基相中，则能保持较好的性质。 对玻璃析晶的影响——分相有利于析晶 1.为成核提供界面。 2.分相导致其中的一相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。 3.分相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。 4.分相使其中的一相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。 对光学性质的影响 1.使玻璃的透光率下降 分和产生的相界面使光线发生散射，导致透光率下降，严重时，会产生乳浊现象。 2.影响玻璃的颜色 分相过程屮，过渡元素几乎全部集中在微相液滴中。这种选择性富集可 以用来发展有色玻璃，激光玻璃、光敏玻璃和光色玻璃等。 1.玻璃分相对析晶有何影响？ 对玻璃析晶的影响分相有利于析晶 1.为成核提供界面。 2.分相导致其屮的一相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。 3.分相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。 4.分相使其中的一相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。 2.玻璃成型后为何还要退火 原因之一：玻璃生产过程屮，因经受激烈的、不均匀的温度变化会产生热应力。 这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性。成型后的玻璃制品和经过热加工 的玻璃制品，若不经过退火处理，让其自然冷却，在以后的存放和机械加工过程 中很可能会自行破裂。 原因之二：玻璃制品从高温自然冷却室温，其内部结构是不均匀的，由此会造成玻璃光学性质的不均匀。对玻璃进行退火处理就是让玻璃的结 构趋向均匀，使玻璃中的热应力消除或减小的热处理过程。 16.玻璃的料性?短性玻璃?长性玻璃?对成型和退火过程有何影响？ 答:生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性，粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃?这一性质对成型作业有直接的关系，例如用压延法生产压花玻璃时最好选择料性较短的玻璃，这样玻璃被轧花辗压出花纹之后，随温度降低，粘度能迅速地增长，形状可以快速固定下来，从而保证压出的花纹清晰.退火是通过粘滞流动和弹性来消除玻璃中的应力，故这一性质对退火的效率也有很大影响 23 ?试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理。 答：硅酸盐玻璃在水中的溶解比较复杂。水对玻璃的侵蚀开始于水中的1< 和
第一章玻璃的定义与结构 1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。 转变温度：使非晶态材料发生明显结构变化，导致热膨胀系数、比热容等性质发生突变的温度范围。 非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥 氧。 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。 硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。 混合碱效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。 2、玻璃的通性有哪些？ 各向同性；无固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性； ①.各向同性 玻璃态物质的质点总的来说都是无规则的，是统计均匀的，因此，它的物理化学性质在任何方向都是相同的。这一点与液体类似，液体内部质点排列也是无序的，不会在某一方向上发现与其它方向不同的性质。从这个角度来说，玻璃可以近似地看作过冷液。 ②.无固定熔点 玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域（软化温度范围）内进行的，（从固态到熔融态的转变常常需要经历几百度的温度范围），它与结晶态物质不同，没有固定的熔点。 ③.介稳性 玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大，质点来不及作有规则排列而形成晶体，因而系统内能尚未处于最低值而比相应的结晶态物质含有较高的能量。还有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。 ④.性质变化的渐变性和可逆性 玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理、化学性质变化是连续的和可逆的，其中有一段温度区域呈塑性，称“转变”或“反常”区域。 3、分别阐述玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说内容。 答：（1）玻璃的晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，即有一定的有序区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值，但初期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，并未指出相互之间的联系，因而对玻璃结构的理解是初级和不完善的。总的来说，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、不均匀性和不连续
《玻璃工艺学》课程教学大纲 课程编号：4102105 英文名称：Glass Technology 编写人：赵彦钊编写日期：2013年7月 审核人：杨海波 一、课程说明 1.课程类别/课程性质：专业课/必修课 2.开课学期：第六学期 3.学时与学分：64/4 4.适用专业：无机非金属材料工程（玻璃方向） 5.先修课程：无机材料物理化学、硅酸盐热工设备 6.推荐教材或参考书目： 推荐教材赵彦钊、殷海荣主编. 玻璃工艺学. 化学工业出版社.2006 参考书目 [1]西北轻工业学院主编．玻璃工艺学．轻工业出版社.1982 [2]华东化工学院等主编．玻璃工艺原理．中国建筑工业出版社.1981 [3]作花济夫等编(蒋国栋等译)．玻璃手册．中国建筑工业出版社.1985 [4]上海玻璃与搪瓷研究所主办．玻璃与搪瓷（杂志） 7. 考核方式：闭卷考试，平时成绩25%-35% 8．课外自学要求：按教学进程布置作业。 9. 主要实践教学环节：工艺综合实验40学时（实验单独设置） 二、课程的目的和任务 玻璃工艺学是材料科学与工程学院材料专业（玻璃方向）的专业必修课。本课程是研究玻璃的结构、性能、制备工艺以及玻璃组成、结构、性能三者关系等综合性应用技术科学。本课程要求学生系统地深入理解并掌握玻璃组成、结构、性能以及三者之间联系的玻璃物理化学；玻璃工艺原理、工艺流程、工艺因素；了解各种制品的生产流程、生产技术。 本课程的先修课程为无机材料物理化学、硅酸盐热工设备。 三、能力培养要求 通过学习本课程，培养学生在实践中运用课程所学的理论知识，分析和解决生产实践中的工艺技术问题，增长实践操作技能，巩固理论知识。 四、教学基本要求 通过本课程的各个教学环节，达到以下基本要求： 第一章玻璃的结构与组成
1. 硼反常：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，此现象称为硼反常。 2. 混合碱效应：在二元碱硅玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐渐取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，而是出现明显的极值，这一效应称为混合碱效应。 3. 压制效应：在钠硅玻璃中加入的Ca离子具有强化玻璃结构和限制原有碱金属离子活动的作用，称为压制效应。 4. 网络外体：玻璃结构中不参加网络，网络空隙处，提供额外阳离子, 对玻璃起调整性质作用的氧化物。 5. 网络形成体：玻璃结构中，与氧原子相联的阳离子不超过2，中心阳离子的配位数不大于4，氧多面体只能共顶连接，多面体至少3 个顶角共用的氧化物。 6. 网络中间体：玻璃结构中，化合价高而配位数低，可以与网络形成体氧化物结合，在功能上起着改善玻璃结构的功能的氧化物。 7. 玻璃热历史：是指玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退火温度区域的经历。 8. 玻璃转变现象： 9. 相变：物质从一种相转变为另一种相。 10. 分相：玻璃在高温下为均匀的熔体，在冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分发生偏聚，从而形成化学组成不同的两个相，此过程称为分相。 11. 旋节分解： 12. 玻璃的料性：不同种类的玻璃随温度的变化其黏度变化速度不同，称为具有不同的料性。 13. 玻璃的脆性：玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性变形而立即破裂的性质。 14. 玻璃的弹性模量：弹性模量是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度。 15. 玻璃的热稳定性： 16. 玻璃的化学稳定性：玻璃制品在使用的过程中受到水、酸、碱、盐类、气体及其它化学试剂溶液的侵蚀，玻璃对这些侵蚀的抵抗能力。 17. 正常色散： 18. 澄清剂：凡在玻璃熔制过程中能产生气体，或能降低玻璃粘度促使玻璃液中气泡排出的原料。 19. 物理脱色：加入一定数量能产生互补色的着色剂。但会使玻璃的吸收增加，透明度降低。 20. 化学脱色：使着色能力强的低价铁氧化为着色能力弱的高价铁 21. 乳浊剂：使玻璃产生乳白不透明的原料。 22. 玻璃主要原料：包括引入酸性氧化物的原料、引入碱土金属氧化物及其他二价金属氧化物的原料、引入碱金属氧化物的原料、引入四价金属氧化物的原料、天然含碱原料与矿渣原料。 23. 玻璃辅助原料：包括澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、助熔剂、氧化剂与还原剂。 24. 配合料计算: 25. 玻璃的熔制: 26. 二次气泡: 27. 玻璃体的缺陷: 28. 玻璃液的平衡厚度: 29. 抛光时间:
注意： 1．以下内容仅为帮助各位在复习时理清思路，不与期末考题产生任何关联性，更非出题形式。 2．答题应看清题意，不要照搬书本内容，答题形式应合理。例如简答题除了列举关键点之外，还应对其作简要说明；综合题则应进行详细分析。 玻璃工艺学——基础理论 绪论 1.近一、二十年，建筑玻璃朝哪些方向发展？ 2.试举例说明玻璃的特点和用途。 第一章玻璃的结构与组成 1.玻璃的基本含义。 2.玻璃态物质主要特征。 3.玻璃的结构取决于哪些因素？ 4.近代关于玻璃结构的主要假说，对于目前最具影响力的两大玻璃结构假说的理解和比较。 5.硼反常、硼－铝反常现象及其原因。 6.混合碱效应及其产生的机理，混合碱效应对有关性能的影响。 7.网络外体、玻璃网络形成体、网络中间体的含义和特征。 8.玻璃的热历史及其对玻璃性质的影响。 9.网络外体、玻璃网络形成体、网络中间体在玻璃结构中的作用，会具体分析各种氧化物在玻璃中 的作用和对主要性能的影响。 10.积聚作用及其对玻璃性质的影响。 11.逆性玻璃的含义和特点。 第二章玻璃的形成规律 1.玻璃形成的方法（熔融冷却法和其他非熔融法）。 2.从热力学、动力学和结晶化学的角度理解玻璃形成的条件。 3.3T图 4.学会分析简单三元系统玻璃形成区。 第三章熔体和玻璃体的相变 1.引起析晶和分相的原因有哪些？ 2.如何避免分相和析晶？ 3.分相对玻璃性能的影响和分相在玻璃中的应用。 4.高硅氧玻璃的制备原理和工艺过程。 5.分相对析晶的影响。
6.从相平衡的角度解释：为什么玻璃组分越复杂对其形成玻璃越有利？ 7.TiO2、P2O5和氟化物等常见的微晶玻璃成核剂，诱导析晶的机理有何不同？ 8.微晶玻璃的特性、优势及常见分类。 9.如何保持微晶玻璃的透明性？ 10.为何微晶玻璃具有较高的强度？ 11.在制备低膨胀玻璃锂铝硅微晶玻璃时，采用（TiO2+ZrO2）混合成核剂有何优势？ 第四章玻璃的粘度及表面性质 1.理解为何使用粘度来描述玻璃生产工艺较用温度更为科学？ 2.粘度与温度的关系。 3.玻璃组成与粘度之间的关系，并以硅酸盐玻璃为例，分析如何调整组成可使玻璃粘度降低或升高。 4.测试粘度的方法（包括高温粘度和低温粘度），及其适用范围。 5.影响玻璃表面张力的因素有哪些，举例说明表面张力对玻璃工艺生产的影响（有利、不利两方面）。 6.玻璃的料性及其对于工艺的影响。 7.高温化学钢化和低温化学钢化的异同。 8.如何提高封接玻璃的气密粘结性？ 9.离子交换在玻璃工业中的应用。 第五章玻璃的力学和热学性质 1.玻璃的热稳定性 2.脆性 3.块状玻璃的实际强度远低于理论强度的原因是什么？ 4.如何提高玻璃的强度？ 5.为何纤维具有较高的强度？ 6.玻璃的膨胀系数、热稳定性与玻璃的成分、温度和热处理历史的关系。如何进行调整？ 7.玻璃制品耐急热的能力比耐急冷的能力强的原因。 8.玻璃的密度与组分的关系。 第六章玻璃的化学稳定性 1.化学稳定性 2.原生脱片 3.次生脱片 4.水、酸、碱、蒸汽对玻璃的侵蚀机理。 5.如何提高玻璃的化学稳定性？ 6.热处理制度对玻璃化学稳定性有何影响？ 7.含MgO的玻璃制品容易产生脱片的原因。 第七章玻璃的电学及磁学性质 1.电击穿 2.介电强度 3.离子导电、电子导电 4.玻璃的电导率与玻璃组成、结构和热处理工艺之间的关系。 第八章玻璃的光学性质 1.玻璃的折射率、色散、色差、反射率、吸收极限 2.改变玻璃光学性能的方法。
1、玻璃结构：是指离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体。 2、3T图：以温度T为纵坐标，冷却时间t或lg t为横坐标绘制温度-时间-转变率(T-T-T)图(简称3T图)。 3、离子的集聚作用：是离子使小型四面体聚集为大型四面体的作用。 4、混合碱效应：在R+离子含量不变，引进两种R+离子的玻璃比只含一种R+离子的玻璃的性能发生改变，当两种金属离子(R+)的数量接近时，其性能最佳。 5、离子着色：是指过渡金属离子在3d或4f轨道中de电子未被充满，容易产生d-d跃迁或f-f跃迁而引起光吸收，使玻璃着色。 6、主要原料：是指在玻璃中引入SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、CaO、MgO等各种组成氧化物的原料。 7、助熔剂：是指能降低玻璃熔制温度或加速玻璃熔制过程的原料。 8、玻璃成分：是指玻璃中所含有元素和化合物的种类和比例，又称为化学组成。 9、玻璃的成型：是将玻璃液制成为具有固定几何形状的玻璃制品的过程。 10、玻璃的热处理：是指在玻璃转变温度与软化温度之间所进行的热过程。 11、玻璃的表面抛光：是对不平整的玻璃表面进行处理，使之成为平整而光滑；或者是将玻璃毛坯制品经过处理，使之达到所规定的形状和尺寸，而且表面很光滑的加工过程。 12、夹层玻璃：是由两片或两片以上的玻璃用透明的弹性胶片牢固粘合而成的，具有透明、高机械强度、耐光、耐热、耐湿和耐寒等特性的深加工玻璃制品。 13、重金属氧化物玻璃：是指以氧化铅(PbO)、氧化铋(Bi2O3)、氧化锑(Sb2O3)、氧化碲(TeO2)以及其它在元素周期表中的第五、六主簇周期中具有高原子量的金属氧化物为基础组分而形成的玻璃。 14、光功能玻璃：是指在外场(电、光、磁、热、声、力等)作用下，利用玻璃本身光学性质(如折射率或感应电极化)发生变化的原理，去实现对入射光信号的探测、调制以及能量或频率转换作用的光学材料的统称。 15、离子的解聚作用：是离子使大型四面体分解为小型四面体的作用。 16、压抑效应：当玻璃中添加如R2+、Zr4+、La3+、Ti4+等网络外体离子时，由于这些离子充塞于网络空隙中，阻碍了金属离子的活动而使得玻璃的电导率下降。 17、金属胶体着色：是由于不同胶体粒子对该种单色光具有不同程度的选择性吸收而使玻璃(玻璃被看作是着色剂的胶体溶液)产生着色。 18、辅助原料：是使玻璃具有某些必要的性质和加速熔制过程的原料，如澄清剂、着色剂、乳浊剂、氧化剂、助熔剂等。 19、澄清剂：是指在高温时本身氧化或分解放出气体，从而促进玻璃液中气泡排除的物质。 20、配料计算：是根据玻璃的设计成分和选用的各种原料的化学组成计算出每付配合料中各种原料的用量。 21、玻璃熔制：将配合料经高温熔融成符合成形要求的玻璃液的过程称为熔制。 22、玻璃的淬火：将玻璃加热到一定的温度，然后将玻璃迅速冷却，使玻璃内产生很大的永久应力的过程。 23、玻璃表面装饰：利用物理和化学方法，将工笔画、写意画、文字、花、鸟、虫、鱼、人物、风景等各种花纹图案嵌画在玻璃表面，或者改变玻璃光学性能的加工过程称为玻璃表面装饰。 24、氧氮化物玻璃：是指硅酸盐玻璃中的氧被氮部分取代制得的一类玻璃材料。 25、透明导电氧化物镀膜玻璃：是在平板玻璃表面通过物理或者化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物薄膜的玻璃。 26、致色性功能玻璃：是指在外界的光照变化、温度变化、施加低压电流或表面施压等外部条件作用下而发生颜色改变，且其颜色随着外界条件的变化而变化，当施加条件消失后又可逆地自动恢复到初始状态的玻璃，也叫调光玻璃或透过率可调玻璃。 27、生物功能玻璃：是能在一定生理环境下诱发生物化学反应，实现特定的生物学功能的一类玻璃。 28、TCO玻璃：透明导电氧化物镀膜玻璃是在平板玻璃通过物理或化学镀膜的方法均匀镀上一层透明的导电氧化物镀膜。 29、防弹玻璃：是一种能够抵御枪弹乃至炮弹射击而不被穿透破坏最大限度地保护人身安全的玻璃。 30、玻璃的韧化：通过调整玻璃的化学成分，改善玻璃基本机构以抑制玻璃表面微裂纹生成或都阻止裂纹扩展来
第一章玻璃的结构与性质第一节玻璃的定义与通性 一、玻璃 外观 :即不同于液体 ,也不同于固体 ,透明或半透明 ,断裂时呈贝壳状。 结构 :以硅酸盐为主要成分的无定形物质。 性质 :冷却时不析晶 ,凝固时又硬又脆 . 狭义 :熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质。 广义 :呈现玻璃转变现象的非晶态固体。 【玻璃的定义】 玻璃是由熔体过冷所得 ,随着粘度逐渐增大而固化,具有较大脆性和硬度 . 宏观性能类似于 固体 ,微观结构上具有近程有序 ,远程无序的无定形物质。 结构特征：局部原子具有类似于晶体的有序排列,宏观上原子排列类似于液体无序.即“近程 有序 ,远程无序” 二、玻璃的通性 1.各向同性 2.介稳性 3.无固定的熔点 4.从熔融态向玻璃态转化时物化性质随温度变化的连续性与可逆性 5.物理、化学性质随成分变化的连续性 第二节玻璃结构：离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃中形成的结构形成体一.玻璃结构学说（一）晶子学说 1.理论依据：兰德尔 1930 年提出微晶学说，微晶和无定形两部分组成，有明显的界限。 列别捷夫玻璃在 520C退火时，玻璃折射率变化反常，在500C之前呈线性分布，在520~ 590之间,突然变小,因为石英在573C的晶型转变,故推断玻璃中存在高分散石英微晶（晶子）聚集体. 2.观点 硅酸盐玻璃的结构是由各种不同的硅酸盐和SiO2的微晶体（晶子）所组成的。 晶子是带有晶格极度变形的有序区域 ,不具有正常晶格构造。 晶子分散在无定形介质中 ,过渡是逐渐完成的 ,无明显界线。 3.意义：第一次提出玻璃中存在微不均匀性和近程有序性。（二）无规则网络学说 1.理论依据 1932, 查哈里阿森 硅胶中存在 1~10nm 的不连续颗粒 ,图谱中有明显小角散射 . 玻璃中均匀分布 ,故结构是连续的、非周期性的 . 方石英具有清晰的、周期性的衍射峰，说明晶体排列有周期性的. 衍射带中主峰位置一致，说明结构单元一致[SiO4],石英玻璃与方石英中的原子间距相等?计算 得知玻璃中Si-O间距1.62A,而方石英中为1.60A. 2.基本观点：成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样 ,也是由一个三度空间网络组成 ,这种网络由离子多面体（四面体或三角体）构筑而成，晶体结构网由多面体无数次有规则、重复构成，而玻璃体结构中多面体缺乏对称性和周期性的重复。 3.意义：提出玻璃结构的连续性、统计均匀性与无序性【总结】 晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性，微不均匀性，即玻璃中存在一定的有序区域，这对于玻璃的分相，晶化等本质的理解提出了依据。 无规则网络学说说明了玻璃结构的连续性，统计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性， 内部性质均匀性和玻璃性质变化的连续性。 玻璃是几对矛盾的统一体。 二. 硅酸盐玻璃结构
第二篇玻璃工艺学 第二章玻璃的性质 1 、透光性是否是玻璃的通性？玻璃通性有哪些？ 2 、可否称玻璃为凝固的液体？ 3 、玻璃的粘度对生产有何 4 、玻璃有何结构特点？ 5 、两大结构学说各强调了玻璃结构的哪些方面？ 6 、相同成分的块状玻璃与玻璃纤维相比，哪种的机械强度更大？为什么？ 7 、为什么保温瓶壁通常都很薄？ 8 、为什么玻璃受急冷比受急热更容易破裂？ 9 、为什么水玻璃可以溶解于水而窗玻璃不能？ 10 、玻璃在大气中和在水中相比，哪种情况更容易破坏？ 11 、玻璃在常温状态下为什么可以被看作绝缘体？ 12 、为什么铅硅酸盐玻璃折射率比窗玻璃高？ 13 、下列氧化物，那些能使玻璃着色？为什么？ CaO 、CuO 、Cu2O 、Cr2O3 、CoO 、Mn2O3 第三章玻璃生产工艺 1 、平板玻璃生产时，为什么一般不用高岭土引入Al2O3 ？ 2 、以硝代碱引入Na2O ，有何利弊？ 3 、玻璃生产对配合料质量有何要求？ 4 、是否混合时间越长，均匀度越高？ 5 、如何提高配合料的均匀度？ 6 、玻璃生产，为什么不以氧化钙、氧化镁的形式引入玻璃成分，而用石灰石、白云石？ 7 、既然玻璃澄清是为了排除气泡，为什么使用澄清剂？ 8 、为什么箱式蓄热室比上升道式蓄热室能将空气预热到更高的温度？ 9 、说明排烟供气系统上各设备作用。 10 、平板玻璃生产通常使用哪些原料？各引入什么成分？ 11 、原料加工有何意义？ 12 、玻璃生产采用那些设备加工原料？为什么要避免“过粉碎”？ 13 、采用用哪些措施可以提高称量的准确性？ 14 、影响混合均匀度的因素有哪些？ 15 、混合过程中加水目的何在？可采用哪些形式加水？为什么要控制加水量、加水温度？ 16 、碎玻璃加入方式有哪些？各有何利弊？ 17 、碎玻璃加入量大时为什么要“补碱”？ 18 、生产中因故障导致硅砂使用量增大，可能会出现什么缺陷？ 19 、配合料储存采用什么设施？储存时间过长、过短各有什么后果？ 20 、玻璃熔制过程分哪几个阶段？各阶段的进行受哪些因素的影响？ 21 、玻璃熔制过程需要做到“四小稳”，内容是什么？ 22 、泡界线是怎样形成的？泡界线跑偏如何纠正？ 23 、随着熔制时间的延续，粉料熔化速度是加速进行还是减速进行？ 24 、配合料粒度对熔化速度有什么影响？ 25 、玻璃液澄清有何目的？粘度、表面张力对玻璃液澄清各有何影响？
第三章熔体和玻璃体 §3-1 熔体的结构-聚合物理论 一、聚合物的形成 硅酸盐熔体聚合物的形成可分为三个阶段： （一）、石英颗粒分化 熔体化学键分析：离子键与共价键性(约52％)混合。 Si-O键：σ、п故具有高键能、方向性、低配位特点；R-O键：离子键键强比Si-O键弱 Si4+能吸引O2-； 在熔融SiO 2中，O/Si比为2：1，[SiO 4 ]连接成架状。若加入Na 2 O则使O/Si 比例升高，随加入量增加，O/Si比可由原来的2：1逐步升高到4：1，[SiO 4 ]连 接方式可从架状变为层状、带状、链状、环状直至最后断裂而形成[SiO 4 ]岛状， 这种架状[SiO 4 ]断裂称为熔融石英的分化过程。 由于Na+的存在使Si-O-Na中Si-O键相对增强，与Si相联的桥氧与Si的键 相对减弱，易受Na 2 O的侵袭，而断裂，结果原来的桥氧变成非桥氧，形成由两 个硅氧四面体组成的短链二聚体[Si 2O 1 ]脱离下来，同时断链处形成新的Si-O-Na 键。邻近的Si-O键可成为新的侵袭对象，只要有Na 2 O存在，这种分化过程将会继续下去。分化的结果将产生许多由硅氧四面体短链形成的低聚合物，以及一些 没有被分化完全的残留石英骨架，即石英的三维晶格碎片[SiO 2] n 。 （二）、各类聚合物缩聚并伴随变形 由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na 2 O，这个过程称为缩聚。 [Si0 4]Na 4 +[Si 2 O 7 ]NA 6 =[Si 3 O 10 ]Na 8 +Na 2 O （短链） 2[Si 3O 10 ]Na 8 =[SiO 3 ] 6 Na 12 +2Na 2 O （三）、在一定时间和一定温度下，聚合?解聚达到平衡 缩聚释放的Na 2 O又能进一步侵蚀石英骨架，而使其分化出低聚物，如此循环，最后体系出现分化?缩聚平衡。 熔体中存在低聚物、高聚物、三维晶格碎片、游离碱及石英颗粒带入的吸附物，因而熔体是不同聚合程度的聚合物的混合物，这些多种聚合物同时存在便是熔体结构远程无序的实质。 聚合物的种类、大小和数量随熔体的组成和温度而变化温度升高，低聚物浓度增加 R=O/Si高，低聚物也随之增加。
玻璃工艺学复习重点 第一章绪论 狭义的玻璃定义为：玻璃是一种熔融物冷却、凝固的非结晶（在特定条件下也能成为晶体）无机物质，是过冷的液体。 广义的玻璃定义是：结构上完全表现为长程无序的、性能上具有玻璃转变特性的非晶态固体。 玻璃是一种具有无规则结构的非晶态固体。玻璃具有如下的特性：1、各向同性；2、无固定熔点；3、亚稳性（介稳性）4、变化的可逆性；5、可变化性。 晶子学说是由门捷列夫于1921年提出的。 晶子学说的成功之处在于它解开了玻璃是我微观结构不均匀性和近程有序的结构特性。 无规则网络学说：其排列是无序的，缺乏对称性和周期性重复，因而其内能大于晶体。无规则网络学说宏观上强调了玻璃中多面体相互排列的连续性，统计均匀性和无序性。 晶子学说以玻璃结构的近程有序为出发点，而无规则网络学说则强调了玻璃结构的连续性、统计均匀性和无序性。 准晶是具有准周期平移格子构造的固体，其中的原子常呈定向有序排列，但不做周期性平移重复，其对称要素包含与晶体空间格子不相容的对称（如5次对称轴）。 液晶：在一定温度范围出现液晶相，在较低温度为正常传晶的物质。
从宏观物理性质看：液晶既有液体的可流动性、粘滞性，又具有晶体的各向异性。 从微观结构上看，晶体具有一定的长程有序性，即分子按某一从优方向排列，这是其物理性质各向异性的主要原因。然而，液晶又是平移无序或部分平移无序的，因而也具有某些类似液体的性质。 网络形成体（玻璃形成体）氧化物能单独形成玻璃。网络外体（玻璃整体）氧化物不能单独形成玻璃。网络中间体（玻璃中间体）氧化物一般不能单独生成玻璃。 第二章玻璃的主要性质 粘度是度量流体粘性大小的物理量。 粘度的物理意义是指面积为A的两平行液层，以一定的速度梯度dv/dx移动时需要克服的摩擦力。 石英颗粒的溶解、扩散速度加快，有利于玻璃的快速形成。 在璃的澄清过程中，气泡在玻璃液中的上升速度与玻璃液的粘度成反比。 在玻璃的均化过程中，不均质体的扩散速度也与玻璃的粘度成反比关系，因此玻璃粘度的降低，可加速不均物质和气泡的扩散，加快玻璃液的均化过程。 短型玻璃成型速度快。 玻璃的粘度随温度降低而逐渐增大，但随温度变化的粘度变化率有所不同，这种现象称为玻璃的料性。
【材料课件】材料工艺与设备 课程编号： 课程名称：材料工艺与设备 英文名称：Technics and Equipment for Material Manufacture 学时：44学时 学分：2.5 授课对象：材料工程专业本科生 课程性质：一门材料科学与工程专业学生必修的专业基础课程。 先修课程：无机化学、材料科学与工程概论、材料科学基础、材料工程基础 一、课程教学目标 通过本课程的学习，使学生熟练把握材料的差不多加工工艺及有关工艺设备的应用常识，为今后从事材料工业生产或科研工作奠定良好的基础。同时通过本课程的学习，培养学生处理实际咨询题和逻辑思维的能力。 二、教学内容及差不多要求 材料生产差不多工艺原理 教学内容 1.1 材料生产的共性环节 1.2 几种材料生产的典型工艺流程 1.3 原料的性质 1.4 配料 1.5 熔化、烧成过程原理 差不多要求 使学生了解材料生产的一样工艺环节，把握玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等几种无机非金属材料生产和金属冶炼的典型工艺流程；了解常用原料的性质；把握各种材料的原料配料运算方法和原料烧成的差不多原理。 第二章粉体的制备 教学内容
2.1 物料破裂工艺方法与设备 2.2 物料粉磨工艺方法与设备 2.3 物料分级工艺方法与设备 2.4 物料收尘工艺方法与设备 差不多要求 使学生把握破裂比、粒径、分级效率等差不多概念；把握各种物料破裂和粉磨工艺及设备的选用原则；把握物料破裂、粉磨、分级、收尘要紧设备的工作原理、设备性能；了解设备的型号、生产厂家；了解各种物料破裂、粉磨、分级和收尘工艺和设备的最新进展趋势。 第三章物料的贮存、均化 教学内容 3.1 物料贮存的工艺方法与设备 3.2 物料均化的工艺方法与设备 差不多要求 使学生把握各种贮存、均化方法与设备的工作原理和选用原则，了解最新物料贮存、均化方法及设备的进展趋势。 第四章物料的输送、混合 教学内容 4.1 物料输送的工艺方法与设备 4.2 物料混合的工艺方法与设备 差不多要求 了解物料输送和混合中要紧设备的工作原理、性能指标及型号。 第五章成型与干燥 教学内容 5.1 陶瓷成型工艺与设备 5.2 耐火材料成型工艺与设备 5.3 玻璃成型工艺与设备 5.4 干燥设备 差不多要求
玻璃工艺学：玻璃工艺学知识点 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、问答题 什么是泡界线？它的作用是什么？ 本题答案： 2、名词解释 双减效应 本题答案： 3、问答题 玻璃研磨抛光的机理是什么？ 本题答案： 4、问答题 气泡形成的原因有哪些？消除一次气泡所采取的措施有哪些？ 本题答案： 5、填空题 玻璃的可见光透射比试样数量为（ ）块。 本题答案： 6、问答题 试述成型制度与黏度-温度曲线的关系？ 本题答案： 7、问答题 玻璃容器为什么会产生脱片现象？ 本题答案： 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线----------------------
8、问答题 玻璃原料的选择的原则有哪些 本题答案： 9、问答题 玻璃分相的类型和分相结构的特点 本题答案： 10、名词解释 C玻璃 本题答案： 11、填空题 露点试验前将全部试样在该环境条件下放置（）以上。 本题答案： 12、问答题 分析暂时应力和永久应力产生的原因的异同？ 本题答案： 13、问答题 如何改善玻璃的脆性？ 本题答案： 14、问答题 设计和确定玻璃组成的步骤有那些？ 本题答案： 15、单项选择题 光谱透射比测定中，照明光束的光轴与试样表面法线的夹角不超过（）。 A.10 B.20 C.30 D.45 本题答案： 16、问答题 何谓吸收极限？ 本题答案：
玻璃工艺学思考题汇总 1.广义或狭义的玻璃定义是什么？玻璃的通性有哪些？ 答：玻璃：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。主要成份是二氧化硅。广泛应用于建筑物，用来隔风却透光。 玻璃的通性有四点：1.各向同性.2.无固定熔点3.介稳性4.性质变化的连续性和可逆性。 2.无规则网络学说中各种氧化物在玻璃中的作用是什么？ 根据元素与氧结合的单键能（即化合物的分解能与配位数之商）的大小和能否生成玻璃及各种氧化物形成玻璃结构网络所起的作用的不同，将氧化物分为玻璃网络形成体、网络外体（或称网络修饰体）和中间体氧化物。 （1）网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，如SiO2、B2O3、P2O5、GeO2、As2O5等，在玻璃中形成特有的网络体系； （2）网络外体氧化物：不单独形成玻璃，不参加网络，一般处于网络之外。起断网作用，但对玻璃的析晶有一定的作用；（3）中间体氧化物：一般不单独生成玻璃，其作用介于网络生成体和网络外体之间。当配位数大于等于6时，阳离子处于网络外，与网络外体的作用相似，当配位数为4时，能参加网络，起网络生成体的作用（又称补网作用）。 3.玻璃结构的两大主要学说的论点,论据以及学说的重点是什么?玻璃结构的特点是什么? 答: 玻璃结构的两大主要学说为晶子学说和无规则网络学说. 晶子学说论点是玻璃是由无数晶子所组成,这些晶子不同于微晶,是带有点阵变形的有序排列区域,分散在无定形介质中,且从晶子到无定型区的过的过度是逐步完成的,两者间并无明显界限. 晶子学说为X-射线结构分析数据所证实,玻璃的X-射线衍射图,一般发生宽的衍射峰,与相应晶体的强烈尖锐的衍射峰有明显的不同,但二者所处的位置是基本相同的.把晶体磨成细粉,颗粒度小于0.1微米时,其X-射线衍射图也发生一种宽广的衍射峰,与玻璃类似,且颗粒度越小,射峰的峰值宽度越大.学说重点强调了玻璃结构的近程有序性,不均匀性和不连续性. 无规则网络学说论点是像石英晶体一样,熔融石英玻璃的基本结构单元也是硅氧四面体,玻璃被看作是由硅氧四面体为结构单元的三度空间网络所组成的,但其排序是无序的,缺乏对称性和周期性的重复,故不同于晶态石英结构.论据:瓦伦等人的X-射线衍射结果先后皆支持了这一学说. 无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性,统计均匀性与无序性,可以解释玻璃的各向同性,内部性质的均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等. 玻璃结构的特点是短程有序和长程无序,从宏观上看玻璃主要表现为无序,均匀和连续性,而从微观上看它又是有序,不均匀和不连续性. 4．石英玻璃，氧化硼玻璃，磷氧玻璃的结构单元是什么？ 答：石英玻璃：硅氧四面体[SiO4] 氧化硼玻璃：硼氧三角体[BO3] 磷氧玻璃：磷氧四面体[PO4] 5．玻璃形成与析晶的热力学与和动力学特点是什么？ 答：热力学特点： (1).玻璃态物质较相应结晶态物质具有较大内能.玻璃化和分相过程均没有释放出全部多余的能量，因此与结晶化相比这两个状态都处于能量的介稳状态。玻璃态物质总有降低内能向晶体转变的趋势，在一定条件下通过析晶或分相放出能量使其处于低能量稳定状态。 (2).晶体与玻璃的内能差别越大，越易结晶，越难形成玻璃 如果玻璃与晶体内能差别大，则在不稳定过冷下，晶化倾向大，形成玻璃的倾向小。玻璃体和晶体两种状态的内能差别不大，故析晶的推动力较小，因此玻璃这种能量的亚稳态在实际上能够长时间稳定存在。 动力学特点： (1)玻璃的形成与析晶都是非平衡过程，是动力学过程。 析晶过程必须克服一定的势垒，如果势垒较大，尤其当熔体冷却速率很快时，粘度增加甚大，质点来不及进行有规则排列，晶核形成晶体长大均难以实现，从而有利于玻璃的形成。形成玻璃的关键是熔体的冷却速率。晶核生长速率与晶体生长速率的极大值所处的温度相差越小，熔体越易析晶而不易形成玻璃，反之熔体越不易析晶而形成玻璃。因此，熔体是析晶还是形成玻璃与过冷度、粘度、成核速率、晶体生长速率均有关。 (2).热力学方面玻璃是介稳的，动力学方面，玻璃是稳定的。 6.引入R2O和RO氧化物时，对玻璃密度各有什么影响？ 答：在硅酸盐、硼酸盐、磷酸盐玻璃中引入R2O和RO氧化物时，随着离子半径的增大，玻璃的密度增大。半径小的阳离子如Li+、Mg2+等可填充于网络空隙中，因此虽然使硅氧四面体的连接断裂，但并不引起网络结构的扩大。阳离婚子如K+、Ba2+、La2+等，其离子半径比网络空隙大，因而使结构网络扩张。因此玻璃中加入前者使结构紧密度增加，加入后者则使结构紧密度下降。 7.玻璃的着色分为几类？其着色机理是什么？ 颜色玻璃大致可分为离子着色，金属胶体作色，硫硒化物着色三大类。物质呈色的总原因在于光吸收和光散射，当白光投射在不透明物体表面上时，一部分波长的光被物体吸收，另一部分波长的光则从物体表面反射回来，因而呈现颜色；当白光投射到透明物体上时，如全部通过，则呈现无色，如果物体吸收某些波长的光，而透过另一部分波长的光，则呈现与透过部分相应的颜色。根据原子结构的观点，物质之所以能吸收光，是由于原子中电子(主要是价电子)受到光能的激发，从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，亦即从基态越发直激发态所致。因此，只要基态和激发态之间的能量差处于可见光的能量范围时，相应波长的光就被吸收，从而呈现颜色。 8.玻璃的主要原料有哪些类型？辅助原料有哪些类型？ 答:主要颜料是指往玻璃中引入各种组成氧化物的原料，如石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸、铅化合物、钡化合物等。