第一章_玻璃结构及性质

第1章玻璃的结构和组成汇总玻璃是一种常见的无定形固体，具有广泛的应用领域。

它的结构和组成是决定其性质和用途的重要因素。

本文将对玻璃的结构和组成进行综述。

在微观层面上，玻璃的结构是一种无序的固态结构，没有长程的周期性。

这是与晶体不同的地方。

晶体具有有序排列的原子或分子，可以形成晶格结构。

然而，玻璃的结构是由成千上万个原子或分子组成的无序网络。

这种无序性导致了玻璃的特殊性质，如透明度和断裂特性。

玻璃的主要成分是硅氧四面体。

硅氧四面体由一个中心的硅原子和四个周围的氧原子组成。

硅氧四面体通过共价键相互连接，形成三维的网络结构。

这种结构是玻璃形成的基础。

除了硅氧四面体，其他元素的添加也可以改变玻璃的性质和组成。

玻璃的组成可以根据成分的不同而有所变化。

硅酸盐玻璃是最常见的一种，其主要成分是硅氧四面体。

具体来说，硅酸盐玻璃是由四氧化硅（SiO2）和其他金属氧化物（如氧化钠、氧化钙、氧化铝等）形成的。

不同金属的加入会改变玻璃的化学和物理性质。

另一种常见的玻璃是硼硅酸盐玻璃。

硼硅酸盐玻璃中，硅氧四面体和硼氧四面体交替排列。

硼氧四面体由一个中心的硼原子和三个周围的氧原子组成。

硼硅酸盐玻璃具有低的熔点和低的热膨胀系数，常用于热力学应用。

另外，还有氧化物玻璃和非氧化物玻璃。

氧化物玻璃是以金属氧化物为主要组成部分，如硅酸盐玻璃。

而非氧化物玻璃是由非金属元素（如氟、碳、氮、硫等）形成的，常见的非氧化物玻璃有氟硅酸盐玻璃和硫化物玻璃。

非氧化物玻璃具有特殊的光学、电学和热学性质，广泛应用于光纤通信和光学器件等领域。

此外，玻璃的制备过程也会影响其结构和组成。

常见的玻璃制备方法包括熔融法、溶胶-凝胶法和化学气相沉积法。

熔融法是最传统的制备方法，即将玻璃原料加热到高温熔化后冷却。

溶胶-凝胶法则是将溶胶经过凝胶化处理形成固态玻璃。

化学气相沉积法是通过气态前体沉积到基底上形成玻璃薄膜。

总之，玻璃的结构和组成是多样化的，具有广泛的应用领域。

玻璃⼯艺学复习资料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。

玻璃培训资料第一章：玻璃基础知识：1、玻璃的定义：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。

2、玻璃的分类：2.1 ：玻璃简单分类主要分为平板玻璃和特种玻璃。

平板玻璃主要分为三种：即引上法平板玻璃（分有槽/无槽两种）、平拉法平板玻璃和浮法玻璃。

浮法玻璃由于厚度均匀、上下表面平整平行，再加上劳动生产率高及利于管理等方面的因素影响，浮法玻璃正成为玻璃制造方式的主流。

2.2 :按厚度可分为：3.2、4、5、6、8、10、12、15、19mm等。

2.3 ：按玻璃的透光率可分为普通透明玻璃和超白玻璃两种。

2.3 按颜色可分为：F绿、H绿、本体蓝、欧洲灰等。

2.4 深加工后的玻璃可分为：钢化、半钢化、夹胶、磨砂（或喷砂）、彩釉、中空、镀膜、热弯等。

第二章：玻璃深加工内容：1、钢化及半钢化1.1、钢化：钢化玻璃是将普通退火玻璃先切割成要求尺寸，然后通过钢化炉加热到接近的软化点，再进行快速均匀的冷却，在其表面形成均匀的压应力，而内部形成张应力，使其机械强度提高，有效的改善了玻璃的抗风压和抗冲击性能。

钢化玻璃相对于普通平板玻璃来说，具有两大特征：1）前者强度是后者的数倍，抗拉度是后者的3倍以上，抗冲击是后者5倍以上。

2）钢化玻璃不容易破碎，即使破碎也会以无锐角的颗粒形式碎裂，对人体伤害大大降低。

1.1.1、钢化玻璃可分为水平钢化和弯钢化两种。

一般我们所提及的钢化均指水平钢化。

弯钢化玻璃是指玻璃在经过钢化炉后,还未冷却前,将玻璃弯成规定的形状,但形状必须是圆的一部分。

1.2、半钢化：半钢化玻璃与钢化玻璃的工艺方法相近，只是冷却速度较慢，因此表面应力小于钢化玻璃，其强度只是普通玻璃的2倍。

其相比较钢化玻璃，不易发生自爆，有相对较好的平整度。

2、夹层玻璃。

夹层玻璃一般由两片普通平板玻璃（也可以是钢化玻璃或其他特殊玻璃）和玻璃之间的有机胶合层构成。

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。

第一章玻璃的结构与组成1-1\名词解释1、硼-氧反常：在一定范围内，碱金属氧化物提供的氧，不像在熔融石英玻璃中的作为非桥氧出现于结构中，二十是硼氧三角体【BO3】转变成为完全由桥氧组成的硼氧四面体【BO4】,导致B2O3玻璃从原来两维空间的层状结构部分转变为三维空间的架状结构，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，相应的向着相反的方向变化。

这就是所谓的“硼氧性反常”。

2、硼反常：硼酸盐玻璃与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随R2O或RO加入量的变化规律相反，这种现象称硼反常现象。

“硼反常现象”是由于玻璃中硼氧三角体【BO3】与硼氧四面体【BO4】之间的量变而引起性质突变的结果。

3、硼-铝反常：“硼-铝反常”体现在一系列性质变化中，如折射率、密度、硬度、弹性模量。

在介质常数与膨胀系数变化曲线中显得很模糊。

色散、电导与介质损耗等则不出现“硼-铝反常”。

4、积聚作用：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Na2O，这个过程称为缩聚，也即聚合。

5、解聚作用：在熔融SiO2中，O/Si比为2：1，[SiO4]连接成架状。

若加入Na2O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，[SiO4]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[SiO4]岛状，这种架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程，也即解聚。

6、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。

这一效应称为混合碱效应，过去称为“中和效应”。

7、压制效应：在含碱硅酸盐中随RO增加，是R+在扩散中系数下降。

8、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，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大而变好。

第一章、浮法玻璃一、浮法玻璃（Float glass）的生产目前平板玻璃的成型工艺主要有浮法、垂直引上法、压延法等，采用各种成型方法生产出来的玻璃统称为平板玻璃，资料表明我国生产的平板玻璃中浮法玻璃占据比率为83%以上，其中优质浮法玻璃约为10%，浮法玻璃已成为平板玻璃中最主要的部分。

浮法玻璃成型工艺在1959年由英国皮尔金顿爵士发明，因玻璃在金属锡液上漂浮（Float）成型而得名。

该工艺为目前国际上最先进的平板玻璃成型工艺，采用浮法工艺生产的玻璃具有平整度好、光学变形小、杂质缺陷少、板宽可控、生产周期长、生产率高等特点。

1.浮法玻璃的生产流程浮法玻璃和普通平板玻璃一样，都是Na-Ca-Si系玻璃，化学成分主要为SiO2O等（71.5—72.5%）、CaO（8.0—9.0%）、Na21）浮法玻璃原材料包括生料与熟料。

生料：硅砂、长石、石灰石、白云石、纯碱、澄清剂（芒硝）、还原剂（碳粉）、着色剂等；熟料：碎玻璃。

绿色、蓝色等着色玻璃颜色主要因为在玻璃原材料中加入着色剂而形成，着色剂一般为铁粉（绿色）、钴粉、氧化铜、氧化铬等。

2）浮法玻璃的生产：将配料完毕的原材料在熔窑中熔化为玻璃液后，玻璃液流入锡槽中并在自身重力和表面张力的作用下，摊开成为向前缓慢移动的双面平整和平行的连续玻璃带，降到一定温度后，在拉边机的作用下形成一定的板宽和厚度，该玻璃带经拉引辊进入退火窑进行退火，退火完毕后便成了浮法玻璃。

2.我司浮法玻璃的生产优势1.设备情况：我司现共有六条浮法玻璃生产线投入生产（深圳两条，广州两条，成都2条），设备分别从法国、德国、比利时、芬兰和美国引进，生产厚度为0.55-22mm 优质浮法玻璃，年总产量约100万吨，其中0.55-1.1mm超薄浮法玻璃填补了国内空白，使我国跻身于当今世界能够生产超薄浮法玻璃为数不多的几个国家之列。

1）高度自动化的生产过程控制采用德国西门子提供的DCS控制系统，将三大热工设备的生产过程连成整体。

硼氧反常：纯B2O3玻璃中加入Na2O ，各种物理性质出现极值的现象。

硼反常：在钠硅玻璃中加入氧化硼时，性质变化曲线出现极值的现象。

玻璃：玻璃是一种具有无规则结构的非晶固体，其原子不象晶体在空间作长程有序的排列，而近似于液体具有短程有序长程无序的排列。

积聚作用：和非桥氧发生结合中与多余电荷的作用解聚作用：提供多余的氧原子，使原有的桥氧变成非桥氧，使硅氧网络发生断裂网络外体氧化物：不能单独生成玻璃，不参加网络体，处于网络之外。

若是“游离氧”的提供者，起断网作用；若是断键的积聚者，起积聚作用。

网络生成体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃中能形成各自特有的网络体系。

起骨架作用。

网络中间体氧化物：不能单独生成玻璃，作用介于网络生成体氧化物与网络外体氧化物之间。

当配位数≥6时，处于网络之外，作用与网络外体氧化物相似；当配位数为4时，能参加网络，起补网作用。

玻璃的热历史：指玻璃从高温液态冷却，通过转变温区和退火温区的经历。

玻璃的通性：1.各向同性2.亚稳性3.无固定熔点4.性质变化的连续性5.性质变化的可逆性为什么有亚稳性？1.玻璃由熔体急剧冷却得到，由于冷却速度快，粘度急剧增大，质点来不及作有规则的排列。

系统内能不是处于最低值，而是处于亚稳态。

（热力学观点看，玻璃态不稳定）2.常温下，玻璃粘度远远大于析晶粘度，玻璃析晶必须克服很大的析晶势垒，玻璃结晶速度非常小，即析晶可能性很小，因此常温下玻璃能够稳定存在。

（动力学观点看，玻璃态稳定）为什么无固定熔点？1.物质由熔体向固态玻璃转变时，随着温度降低，熔体的粘度逐渐增大，最后形成固态玻璃，此凝固过程中，相应温度变化范围宽。

2.在此温度变化范围内，始终没有结晶，即没有新晶相形成而产生突变，形成熔点。

玻璃的结构：指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程度及它们彼此间的结合状态。

主要的玻璃结构学说：晶子学说、无规则网络学说、凝胶学说、五角对称学说、高分子学说一．晶子学说：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。