玻璃工艺学考试重点

1、玻璃态物质具有以下五个特性：1. 各向同性2. 无固定熔点3. 亚稳性4. 变化的可逆性5. 可变性2、论述硼酸盐和硅酸盐玻璃结构的桥氧对其结构和性能的影响。

从一系列硼酸盐和硅酸盐玻璃结构，可以看出，桥氧在结构中起着重要的作用。

一般桥氧愈多，结构愈强固，许多物理性能向好的方面转变。

反之，桥氧愈少，结构和性能就愈不好。

3、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的电荷也不相同时，也能制成玻璃。

用y代表每个多面体的桥氧平均数，当y<2也能制成玻璃，而且某些性能随金属离子数的增大而变好。

一般把这种玻璃称为逆性玻璃。

逆性玻璃的结构与无规则网络学说的结构模型是完全相反的。

逆性玻璃在性质上也发生逆转性。

4、论述玻璃的逆性第一，在结构上它与通常玻璃是逆性的。

一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，金属离子处于网络的空穴中，它仅起补助性作用。

逆性玻璃恰恰相反，多面体的短链反而为大量的金属离子所包围。

如果金属离子比作“海洋”，那末，多面体就是“海洋”中的岛屿。

因此，决定玻璃聚结程度的不是多面体之间的连结，而是金属离子与多面体短链中的氧离子之间的结合。

逆性玻璃的结构与无规则网络学说的结构模型是完全相反的。

第二，逆性玻璃在性质上也发生逆转性。

一般玻璃的性质是随着Si02的减少(即Y值减少)而降低。

而逆性玻璃则相反，碱金属和碱土金属含量愈多(即Y值愈小)，结构愈强固，而某5、晶子学说认为玻璃是由无数“晶子”所组成。

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，两者之间并无明显界线。

6、无规则网络学说认为像石英晶体一样，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，但其排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复，故不同于晶态石英结构。

当熔融石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物时，硅氧网络断裂，碱金属或碱土金属离子均匀而无序地分布于某些硅氧四面体之间的空隙中，以维持网络中局部的电中性。

从目前有关玻璃性质及其玻璃结构的研究资料来看，可以认为短程有序和长程无序是玻璃态物质结构的特点．在宏观上玻璃主要表现出无序均匀和连续性，而在微观上它又是有序，微不均匀和不连续性的。

无规则网络学说宏观上强调了玻璃中多面体相互间排列的连续性，均匀性和无序性方面。

这可以说明玻璃的各向同性，以及玻璃性质随成分变化的连续性等基本特性。

晶于学说强调玻璃的有序性，不均性和不连续性方面，它反映了玻璃结构的另一重要特性。

7、硼反常现象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。

这种在钠硼玻璃中的硼反常性，是由于硼加入量超过一定限度时，它不是以硼氧四面体而是以硼氧三角体出现于玻璃结构中，因此，结构和性质发生逆转现象。

8、“硼—铝反常”现象在钠硼铝硅玻璃中，当中不存在B203时，A1203代替Si02能使折射率、密度等上升。

当玻璃中存在B203时，同样地用A1203代替Si02，随B203含量不同出现不同形状的曲线。

当Na20／B2O3=4时出现极大值，而当NagO／B2O3≥>1时，nD(折射率)与d (密度)显著下降。

9、微晶玻璃微晶玻璃是由结晶相和玻璃相组成的。

结晶相是多晶结构，晶体细小，比一般结晶材料的晶体要小得多（纳米级）。

晶体在微晶玻璃中的分布是空间取向。

在晶体之间分布着残存的玻璃相，玻璃相把数量巨大、粒度细微的晶体结合起来。

微晶玻璃是晶体同玻璃体的复合材料，其性能由两者的性质及数量比例决定。

10、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11、解释混合碱效应大致有下列几种论点：(1)不同大小碱离子的相互阻挡论。

认为在混合碱玻璃的扩散过程中，较小离子所留下的空位，阻挡大离子的运动，因而较大离子需要再活化，才能进行扩散，(2)认为同类碱离子间的排斥力大于异类碱离子之间的斥力，因此混合碱玻璃中碱离子与网络的结合力大于单碱玻璃，使混合碱玻璃中碱离子扩散活化能增大，3)电动力学交互作用论。

认为在玻璃中每个带正电的碱离子和它所在位置的负电荷一起，形成一个电偶极，这个电偶极要同邻近的其它电偶极相互作用(即电动力学交互作用)。

由于交互作用，一个碱离子就会受到其周围碱离子的牵制，因而扩散所需的活化能增加。

尤其是，当邻近碱离子由于种类不同而电场振荡频率不一致时，影响更大。

在混合减玻璃中，随着一种碱离子浓度的增加，对另一种碱离子来说，其邻近的进入交互作用区的异类碱离子增多，因而交互作用加强，结果扩散活化能随着异类碱离子含量的增加而变大，这个论点较受重视。

12、成核过程可分为均匀成核和非均匀成核。

均匀成核是指在宏观均匀的玻璃中，在没有外来物参与下，与相界、结构缺陷等无关的成核过程，又称本征成核或自发成核。

非均匀成核是依靠相界，晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程，又称非本征成核。

13、影响玻璃粘度的主要因素化学组成和温度，在转变区范围，还与时间有关。

14、化学钢化（玻璃表面的离子交换）把玻璃涂覆某些盐类或浸在某些盐类的熔融物中加热，玻璃中某些离子就会同熔盐中的离子相互交换。

进行交换的离子主要是一价正离子。

交换现象通常是从表面开始的，如果通过交换，玻璃中原有的较小离子被熔盐中的较大离子所置换。

则在表面上产生了压应力，从而使玻璃的强度增加。

15、影响化学钢化效果的主要因素生产上，常用阳离子半径大的交换半径较小的，由于这种类型的离子交换在转变点以下进行，因此，一般不会产生任何结构松弛。

表面压应力系大离子挤压的结果，由大离子挤压效应产生的压应力大小主要与以下因素有关：(1)交换离子的离子半径比，(2)产生交换的程度，(3)热膨胀系数的变化，(4)表面结构重组所产生的应力松弛情况，(5)压应力层的厚度。

16、简述影响玻璃化学稳定性的主要因素1.化学组成的影响2.热处理的影响3.表面状态的影响4、温度和压力的影响17、简答玻璃中R20和RO的含量与其电导率的关系玻璃网络的断裂程度取决于R20和RO的含量，随着Na20含量的增加，Na+离子扩散加速，这一效果必将导致玻璃的电导率上升，在多组份玻璃中，情况与此相似，即随着R20含量的增加，玻璃的电导率上升。

18、玻璃的脱色原理在玻璃生产中，由于种种原因总是有少量的铁进入于玻璃熔体中，使玻璃产生不良的黄绿色，降低玻璃的透明度和“白度”，影响到玻璃制品的质量，因此一般必须对玻璃进行脱色。

玻璃的脱色分化学脱色和物理脱色两类。

化学脱色一般是在配合料中加入氧化剂，使着色较强的亚铁离子Fe2+转变为着色弱的高铁离子Fe3+。

另外氟化物能与铁形成无色的(FeF6)-3络离子，也属于化学脱色的范畴。

常用的化学脱色剂有白砒(与硝酸盐共用)、二氧化铈和氟化物等。

化学脱色只是在一定程度减弱铁的着色，不能完全消除玻璃的颜色。

因此在化学脱色的同时还需要进行物理脱色。

物理脱色是通过颜色互补来消除玻璃的颜色。

三原色(红，绿、蓝)中任一种原色与其余二种混合色光都互为补色。

铬、锰混合着色就是颜色互补的实例之一。

说明两种颜色的综合，几乎把整个可见光的各波段全面地按比例地均匀吸收，因而所得的颜色为灰色。

在理想的情况下，两种颜色互补可以成为19、在设计玻璃组成时，应当注意哪些原则：(一)根据组成，结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求。

(二)根据玻璃形成图和相图，使设计的组成能够形成玻璃，析晶倾向小(微晶玻璃除外)。

(三)根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成形、加工等工序的实际要求。

(四)所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得。

20、为了使设计的玻璃析晶倾向小，选择组成要注意哪些问题可以参考有关相图，在接近共熔点或相界线处选择组成点。

这些组成点在析晶时会形成二种以上不同的晶体，引起相互干扰，成核的几率减小，不易析晶。

同时这些组成点熔制温度也低。

应用玻璃形成图时，应当远离析晶区选择组成点，设计的组成应当是多组份的，这也有利于减小折晶倾向，一般工业玻璃其组成氧化物在5～6种以上。

21、按玻璃体缺陷的状态对其分类。

1.气泡(气体夹杂物)2.结石(固体夹杂物)3.条纹和节瘤(玻璃态夹杂物)22、简述物理钢化的原理通过在玻璃表面造成压应力层的办法——淬火(又称物理钢化)使玻璃得到增强。

这是机械因素起主要作用的结果。

一般说来，玻璃的淬火，就是将玻璃制品加热到转变温度Tg以上50—60℃，然后在冷却介质中(淬火介质)急速均匀冷却(如风冷淬火，液冷淬火等)，在这过程中玻璃的内层和表面层将产生很大的温度梯度，由此引起的应力由于玻璃的粘滞流动而被松弛，所以造成了有温度梯度而无应力的状态。

冷却到最后，温度梯度逐渐消除，松弛的应力即转化为永久应力，这样造成了玻璃表面均匀分布的压应力层。

这种内应力的大小与制品的厚度，冷却速度及玻璃的膨胀系数有关。

因此认为薄玻璃和具有低膨胀系数的玻璃较难淬火。

淬火薄玻璃制品时，结构因素起主要作用，而淬火厚玻璃制品时则是机械因素起主要作用。

23、简述淬火玻璃的应力分布在玻璃厚度方向上呈抛物线型。

表面层为压应力，内层为张应力。

当其受到弯曲载荷时，由于力的合成的结果，最大应力值不在玻璃表面，而是移向玻璃的内层，这样玻璃就可以经受更大的弯曲载荷。

24、为什么要对成型的玻璃制品退火玻璃制品在生产过程中，经受激烈的、不均匀的温度变化时，将产生热应力。

这种热应力能降低制品的强度和热稳定性。

高温成形或热加工的制品，若不经退火令其自然冷却，很可能在成形后的冷却、存放以及机械加工的过程中自行破裂。

玻璃制品自高温自然冷却时，其内部的结构变化是不均匀的，由此造成玻璃光学性质上的不均匀。

25、玻璃的退火温度及退火温度范围为了消除玻璃中的永久应力，必须将玻璃加热到低于玻璃转变温度Tg附近的某一温度进行保温均热，以消除玻璃各部分的温度梯度，使应力松弛。

这个选定的保温均热温度，称为退火温度。

玻璃在退火温度下，由于粘度较大，应力虽然能够松弛，但不会发生可测得出的变形。

玻璃的最高退火温度是指在此温度下经过三分钟能消除应力95％，一般相当于退火点(ŋ=1012帕·秒)的温度，也叫退火上限温度；最低退火温度是指在此温度下经三分钟只能消除应力5％，也叫退火下限温度。

最高退火温度至最低退火温度之间称为退火温度范围。

26、退火温度与玻璃组成的关系玻璃的退火温度与其化学组成有关，凡能降低玻璃粘度的组成，也能降低退火温度。

碱金属氧化物能显著地降低玻璃的退火温度，其中Na20的作用大于K2O的作用。

SiO2，CaO 和Al2O3能提高退火温度，BaO和PbO降低退火温度，PbO的作用大于BiO的作用; ZnO 和MgO的作用很小，含B2O3 l5～20％左右的玻璃，其退火温度将随B2O3含量的增加而显著地提高，超过15～20％的则随B2O3含量的增加而逐渐降低.27、论述Zr02的核化作用一般认为先是从母相中析出富含锆氧的结晶(或生成约50埃的富含ZrO2的微不均匀区)，进而诱导母体玻璃成核。