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第四章 玻璃材料 概述 玻璃配合料的制备 玻璃的熔制 玻璃的成型与退火 玻璃的着色与深加工 新型玻璃材料 第一节 概 述 一、玻璃的种类 玻璃：由熔融物质冷却硬化得到的非晶态固体。 化学组成分类：硅酸盐玻璃、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、砷酸盐、 锑酸盐、碲酸盐、铝酸盐、钒酸盐、硒酸盐、钼酸盐、 钨酸盐、铋酸盐及镓酸盐玻璃。 硫系玻璃、卤化物玻璃、氮氧玻璃、金属玻璃。 普通工业玻璃制品：瓶罐玻璃、器皿玻璃、保温瓶玻璃、平板玻璃、 仪器玻璃、电真空玻璃、封接玻璃、泡沫玻璃、 眼镜玻璃、纤维玻璃。 特种玻璃：玻璃纤维、溶胶-凝胶玻璃、生物玻璃、微晶玻璃、石英玻 璃、光学玻璃、防护玻璃、半导体玻璃、激光玻璃、超声延 迟线玻璃、声光玻璃。 二、玻璃的特性 1. 各向同性 2. 无固定熔点 3. 亚稳性 4. 性质的连续性与可逆性 基本性质 玻璃的粘度 玻璃的表面张力 玻璃的密度 玻璃的硬度和脆性 三、玻璃结构假说 近代玻璃结构假说：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 等。 晶子学说 不连续性、微不均匀性、有序性 无规则网络学说 连续性、不均匀性、无序性 四、硅酸盐玻璃的组成及主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途、生产方法 1. 硅酸盐玻璃的组成与结构 组成：Na2O-CaO-SiO2 添加：Al2O3、B2O3、MgO、BaO、ZnO、PbO、 K2O、Li2O 2. 主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途、生产方法 瓶罐玻璃、器皿玻璃、平板玻璃、仪器玻璃 第二节 玻璃配合料的制备 玻璃原料 组成设计 配合料的制备 一、玻璃原料 1. 主要原料 玻璃形成体、玻璃调整体、玻璃中间体 SiO2 、Al2O3、B2O3、P2O5、MgO、BaO、 ZnO、PbO、Na2O、CaO、K2O 2. 辅助原料 辅助原料：使玻璃获得某些必要性质和加速熔制过程的原料。 （1）澄清剂 在高温下分解或气化形成气体以促进玻璃液气中气泡排除 的物质。 As2O3、Sb2O3、氟化物、Ce2O3、硫酸盐、硝酸盐、铵盐 （2）助熔剂 促进玻璃熔制过程中加速的原料。 氟化物、硼化合物、硝酸盐、钡化合物等。 （3）着色剂 使玻璃着色的物质。 离子着色剂：锰化合物、钴化合物、铬化合物、镍化合物、铜、钒 和铁的化合物。。 硫、硒化合物类分子着色剂：硫化镉和硒粉。 金属胶体着色剂：金、银、铜的化合物。 （4）脱色剂 能减弱铁及其他杂质离子或化合物对玻璃着色影响的物质。 物理脱色剂：Se、MnO2、Co2O3、稀土化合物等。 化学脱色剂：As2O3、Sb2O3、Na2S、硝酸盐、氧化物、 氯化物等。 （5）乳浊剂 在玻璃中溶解度不大，随着温度的下降，重新以微粒状从玻璃 中析出，使玻璃产生乳浊的现象。 氟化物、磷酸盐、锡化合物、砷化合物、锰化合物。 （6）氧化剂及还原剂 在熔制玻璃时能释放或夺取氧的物质。 氧化剂：硝酸盐、氧化铈、五氧化二砷等。 还原剂：碳、SnO2、锑粉、酒石酸等。 二、组成设计 设计原则 1. 考虑玻璃组成、性能和结构，使设计的玻璃能满足预定的性能要求。 2. 根据玻璃的形成图、相图及玻璃结构，使设计的组成析晶倾向小，易于形成玻璃。 3. 根据生产条件使设计的玻璃能满足工艺质量的实际要求，且价格低、原料易得。 操作步骤 1. 列出设计玻璃的性能要求 2. 拟定玻璃组成 3. 实验、测试确定组成 三、配合料的制备 制备工艺过程： 料方计算 称量 混合 输送 窑头料仓 1. 配合料的计算 2. 配合料的称量、混合及输送 3. 配合料的质量要求及质量检验 第三节 玻璃的熔制 熔制过程 硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化、冷却 影响熔制过程的主要因素 玻璃体的缺陷 玻璃的熔制：将称量准确、混合均匀的配合料经高 温加热