玻璃的退火与缺陷.ppt

第四章 玻璃的退火与淬火 玻璃中存在那些应力? 第二节 玻璃的退火 气泡的类型与形成原因 1．残留气泡： 玻璃熔制过程中盐类分解产生气泡，澄清不彻底而残留的，窑内气体介质不恰当，窑内压力不稳定。 预防措施：严格配料和熔制制度，调整熔制温度，改变澄清剂的种类和用量，改变玻璃成分降低玻璃粘度。 结石的类型与成因 1．配合料结石： 通常为未熔化的石英颗粒，氧化铝也有可能形成结石； 严格原料的选择和加工，配合料的制备工艺规范等。 条纹和节瘤及其形成原因 主要表现为玻璃表面和内部的线状，纤维状条纹或颗粒状，块状或片状节瘤；成分多为硅质或硅铝质；产生的应力在退火过程中不能消除； CLY2007 产生的原因是什么？ 玻璃为什么要退火？ 退火的工艺过程？ 玻璃淬火的意义和原理？ 玻璃淬火工艺过程？ 玻璃的应力 结构应力 热应力 机械应力 第一节 玻璃的应力 玻璃中由于温度差的存在而产生的应力 因化学组成不均匀而产生的应力。 外力作用在玻璃上而产生的应力。 热应力：暂时应力和永久应力 ① 暂时应力： 在温度低于应变点时，玻璃在经受不均匀温度变化时所产生的热应力。该应力随温度梯度的存在而存在，同时随温度梯度的消失而消失。 ② 永久应力： 高于应变点以上进行自然冷却，当玻璃内外温度相等时所残留的热应力。 当玻璃存在温度梯度时，各温度所对应的结构是不相同的，当玻璃急冷到应变点以下，结构梯度也被保留下来。由于内外层结构的密度不同，使其在温度变化时，体积变化也不同，产生了永久应力。 退火即消除此应力。 退火：将玻璃内部的热应力消除或减少至允许值的热处理过程。 存在应力的玻璃 粘弹性体 应力松弛 消除应力 50~400 瓶罐玻璃 20～95 平板玻璃 120 玻璃管 20 望远镜反光镜 60 空心玻璃 10～30 光学玻璃 30~40 镜玻璃 2～5 光学精密玻璃 纳米/厘米 玻璃的种类 纳米/厘米 玻璃的种类 各种玻璃的允许应力 退 火 温 度： 将玻璃加热到低于玻璃转变温度 Tg附近，进行保温均热，消除玻璃的温度梯度。 最高退火温度：能在3min之内消除玻璃中95%应力的温度。 最低退火温度：能在3min之内消除玻璃中5%应力的温度。 实际退火温度比最高退火温度低20～30℃，低于最高退火温度50～150℃是最低退火温度。大部分器皿玻璃的退火温度为550℃±20℃，平板玻璃为550～570℃，瓶罐玻璃为550～600℃。 1.玻璃的退火温度与退火范围 2.退火温度与玻璃组成的关系 凡是可以降低玻璃粘度的组分，也能降低玻璃的退火温度。 3. 最高退火温度的计算 T = AX+BY+CZ+D（η＝102Pa?S) 根据奥霍琴经验公式： 4. 玻璃退火温度的测定 ①粘度剂法：直接测量玻璃粘度η＝1012Pa?S时的温度； ②双折射法：通过起偏镜和检偏镜观察玻璃干涉条纹的变化，干涉条纹开始消失，最低退火温度。 ③差 热 法：加热过程吸热峰的起点为最低退火温度，最高点为最高退火温度。 退火工艺 I加热阶段 Ⅱ均热阶段 Ⅳ快冷阶段 Ⅲ慢冷阶段 玻璃退火曲线示意图 Ⅰ加热阶段：（不是必须的） 厚度为2a厘米的玻璃的最大加热速度： a－玻璃厚度，空心玻璃制品总厚度，实心玻璃厚度的一半； 一般采用玻璃的加热速率为最大速度的15～20％, 光学玻璃一般小于5％。 加热速度：较快，但暂时应力＋永久应力抗张极限； Ⅱ均热阶段：保温均热消除应力 Ⅲ慢冷阶段：防止过大温差 a---制品厚度的一半； E---弹性模量；μ---泊松比；α---膨胀系数；h0---冷却速度；x---应力测试点离壁厚中线的距离; σ---允许应力 Ⅳ快冷阶段：降低能耗，提高产率 hc= 65/a2（℃/分）一般玻璃采用此值15％～20％ 退火温度：比退火上限低20～30℃ 保温时间：70a2~120a2(a为制品厚度的一半） △n-玻璃退火后容许存在的内应力 退火设备－间歇式退火窑 优点：适应性强，适合小批量和特大型产品。 缺点：温度分别不均匀，耗热大，生产能力低，操作笨重。 退火设备－连续式退火窑 优点：生产连续化，可以自动化，退火质量好，耗热低，生产能力大，适用于单一和大批量的制品生产。 第三节 玻璃的淬火 淬火：将加热的玻璃在介质中急冷，使玻璃表面产生有规律的、均匀分布的压应力，从而提高玻璃的强度和热稳定性。 退火玻璃 粘弹性体 淬火玻璃 加热到Tg以上50～60℃ 急速均匀冷却 淬火玻璃的特性 1.淬火玻璃的抗弯强度 淬火玻璃的强度要比一般玻璃大4～5倍。 2.淬火玻璃的抗冲击性 淬火玻璃的抗冲击性要比一般玻璃大几倍。 3.淬火玻璃的热稳定性 理论上淬火玻璃可经受的温度范围达250～320℃。 安全性好，没有尖角碎玻璃，淬火玻璃一