[工学]第5章玻璃的性能及加工技术ppt课件.ppt

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1、第5章玻璃的性能及加工技术玻璃是古老而又新兴奇特而又美丽的材料美化环境丰富生活晶莹剔透冰清玉洁5.1玻璃概述玻璃的使用可追溯到石器时代，人们用天然的火山玻璃(黑曜岩火山玻璃)做切削工具。人工玻璃是在烧制陶器的时候，（火、沙子和天然碳酸钠结合）很偶然地被发现的，至今为止发现的最古老的人工制造的玻璃是在古埃及的国王陵墓里发现地玻璃珠，可追溯到公元前3500年。在中国,从出土的玻璃器来看，我国西周至战国时期的玻璃工艺已趋于成熟。春秋末战国初出现了蜻蜓眼玻璃珠和仿玉玻璃器，汉代玻璃产地分布在中原地区，生产铅钡玻璃（西方古玻璃一直以钠钙为主)。魏晋南北

2、朝时期，随着罗马、波斯玻璃器的大量输入，我国自制玻璃减少。到了清初，当欧洲制造的晶莹的玻璃制品传入我国后，颇受皇室喜爱。当时清宫征调了最优秀的制作人员在玻璃供职，同时还有欧洲的技术人员进行技术指导与制作，于是，中西方的玻璃制造技术在清宫玻璃厂汇合了。现代玻璃的应用广泛，应用于光纤技术、光学技术、化工、建筑等领域。玻璃是以石英砂、长石、石灰石等为主要原料，加入某些金属氧化物、化合物等辅助原料，经高温加热熔融、冷却凝固所得的非晶态无机材料。(1)强度：理论上是高的，但实际上是低的。强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、

3、加工方法等。一种脆性材料，其强度一般用抗压、抗拉强度等来表示。玻璃的抗拉强度较低，玻璃的抗压强度约为抗拉强度的14~15倍。5.2玻璃的基本性能(2)硬度：很高硬度仅次于金刚石、炭化硅等材料，它比一般金属硬，不能用普通刀和锯进行切割；玻璃的硬度值在莫氏硬度5~7之间，可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法，如雕刻、抛光、研磨和切割等。(3)光学性质：吸收、透过、折射和反射光线。高度透明的物质，具有一定的光学常数、光谱特性，具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能．通常光线透过愈多，玻璃质量越好。5.2玻璃的基本

4、性能(4)电学性能常温下玻璃是电的不良导体。温度升高时，玻璃的导电性迅速提高，熔融状态时则变为良导体。(5)热性质玻璃的导热性很差，一般经受不了温度的急剧变化。制品越厚，承受温度急剧变化的能力越差。5.2玻璃的基本性能(6)化学稳定性化学性质较稳定。大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的腐蚀．但耐碱腐蚀性较差。长期在大气和雨水的侵蚀下，表面会失去光泽。一些光学玻璃仪器易受周围介质(如潮湿空气)等作用，表面形成白色斑点或雾膜，破坏玻璃的透光性，所以在使用和保存中应加以注意。(7)密度相对密度：与化学组成有关，温度升高后会减小。5.2玻璃的基本

5、性能玻璃的制品制造工艺过程基本上可分为配料、熔化和成型三个阶段，一般采用连续性的工艺过程，如图所示。5.3玻璃的工艺特性玻璃制品制造工艺过程玻璃原料分为主要原料和辅助原料两类。前者决定了玻璃制品的物理化学性质，后者赋予玻璃制品某些特殊性能和加速熔制过程。5.3.1玻璃原料（1）主要原料石英砂：又称硅砂，主要成分是SiO2，以硅氧四面体[SiO4]的结构组元形成不规则的连续网络，是玻璃的骨架。硼酸、硼砂及含硼矿物：向玻璃中引入B2O3的原料。作用：降低玻璃的膨胀系数，提高其热稳定性、化学稳定性和机械强度，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽。还起助

6、溶剂作用。5.3.1玻璃原料（1）主要原料长石、瓷土、蜡石：向玻璃中引入Al2O3的原料。作用：提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度和折射率。纯碱、芒硝：向玻璃中引入碱金属氧化物Na2O的主要原料。作用：降低玻璃粘度，使其易于熔融和成型。方解石、石灰石、白垩：向玻璃中引入CaO的主要原料。作用：作为稳定剂，含量高时易使玻璃发脆。含量不超过12.5%。5.3.1玻璃原料（1）主要原料硫酸钡、碳酸钡：向玻璃中引入BaO的主要原料。作用：吸收辐射性能力较强，用于制作高级器皿玻璃、光学玻璃、防辐射玻璃等。铅化合物：向玻璃中引入碱金属氧化物P

7、bO的主要原料。作用：能增加玻璃密度，提高折射率，使玻璃制品具有特殊的光泽和良好的电性能。5.3.1玻璃原料（2）辅助原料澄滴剂：向玻璃配合料或玻璃溶液中加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的添加物称为澄滴剂.着色剂：使玻璃制品着色的添加剂称为着色剂，通常使用锰、钴、镍、铜、金、硫、硒等金属和非金属化合物，其作用是使玻璃对光线产生选择性吸收，从而显出一定的颜色。5.3.1玻璃原料（2）辅助原料脱色剂：为提高无色玻璃的透明度，常在玻璃熔制时，向配合料中加入脱色剂，以去除玻璃原料中含有的铁、铬、钛、钒等化合物和有机物的有害

8、杂质。乳浊剂：使玻璃制品对光线产生不透明的乳浊状态的添加物祢为乳浊剂．助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的添加物称为助熔剂或加速剂。5.3.1玻璃原料5.3.2玻璃熔制