材料成型与工艺课件

1、第六章 玻璃的性能及加工技术 6.1 玻璃概述 6.2 玻璃的性能 6.3 玻璃的分类 6.4 玻璃的成型工艺 6.5 玻璃的后处理,1,材料成型与工艺,6.1 玻璃概述 玻璃是将原料加热熔融，经一定方式冷却，不经结晶而冷却成固态的非晶态物质。玻璃的主要成分是SiO2，工业上大量生产的普通玻璃是以石英为主要成分的硅酸盐玻璃。由于玻璃的非晶态结构，其性能具有各向同性的，其最大的缺点是性脆。但随着科学技术的进步，现在已能够生产高强度、高耐磨、不易破脆的玻璃,2,材料成型与工艺,2)硬度,5)热性能,6)化学稳定性,4)电学性质,1)强度,3)光学性质,玻璃具有很高的抗压强度，拉强度较低。玻璃的缺点

2、和一般陶瓷 一样，它们均是脆性材料,玻璃的硬度对雕刻、加工和玻璃的耐磨性等方面具有很大意义。普通的 刀、锯等不能切割。玻璃比石英软，用砂可进行研磨加工,玻璃是一种高度透明的物质、具有一定的光学常数、光谱特性等一系列 重要光学性质,常温下玻璃一般是绝缘体。到熔融状时，玻璃成为良导体,玻璃的导热性能很差,玻璃的化学性质较稳定,6.2 玻璃的性能,材料成型与工艺,一、根据玻璃的特性用途，可对玻璃作如下分类,用 途,分类,容器玻璃,瓶罐、啤酒瓶、饮料瓶、食品瓶、调剂瓶、化妆瓶、玻璃杯、保温瓶、钢化器皿等,仪器、医疗玻璃,仪器玻璃、温度计、体温计、玻璃管、医疗用玻璃,平板玻璃,电真空玻璃,普通平板玻璃、

3、特种平板玻璃、磨砂玻璃、磨光玻璃、夹丝玻璃、轧花玻璃、夹层玻璃等,灯泡壳、芯柱、水银灯、显相管、整流管、电子管、汽车灯、X线管、杀菌灯等,工艺美术玻璃,晶质玻璃、刻花玻璃、光珠、宝石、玻璃球、各种装饰品和工艺品,光学玻璃,镜头、反射镜、眼镜玻璃、保护镜、滤片、紫外线用玻璃等,光纤玻璃,芯、皮等,建筑用玻璃,玻璃砖、玻璃大理石、玻璃饰面装、玻璃瓦、微珠、玻璃泡沫等,照明器具玻璃,灯罩、反射器、导电玻璃、信号灯、灯塔玻璃、反射性微珠、感光玻璃等,纤维、泡沫玻璃,玻璃纤维、玻璃丝、玻璃布、棉、钢化泡沫玻璃等,特种玻璃,具有特种用途的玻璃，如半导体玻璃、微晶玻璃等,其它,水面计、仪表壳、绝缘子、浮球等

4、,6.3 玻璃的分类,4,材料成型与工艺,二、根据玻璃化学成分分类,普通玻璃,普通玻璃又称纳钙玻璃。在没有杂质氧化时。纳钙玻璃是无色透明的,铅玻璃,无色光学玻璃按光学特性分为“冕派”(K)玻璃和“火石”(F)玻璃,硼硅酸盐玻璃又称耐热玻璃或硬质玻璃，具有良好的化学稳定性,高硅氧玻璃,制造工艺简单，成本低，是石英玻璃的代用品。透过紫外线的件能也较好,石英玻璃,由各种纯净的大然石英(水晶、脉石英、石英砂)熔化而成,钢化玻璃,经钢化处理的玻璃常称钢化玻璃,微晶玻璃,在玻璃中加入成核物质，经热处理可制得各种性能的微晶玻璃,其它玻璃,近年来出现了很多新型的工业玻璃，在产品设计中运用很广泛,硼硅酸盐玻璃,

5、钢化玻璃,石英玻璃,材料成型与工艺,6.4 玻璃加工工艺 玻璃制品的工艺流程基本可分为配料、熔化、成型与后处理四个阶段,玻璃的原料,主要原料,辅助原料,酸性氧化物原料（SiO2、B2O3、P2O5、Al2O3,碱金属氧化物原料（ Na2O、 K2O、Li20,碱土金属氧化物和其它二价氧化物原料 （CaO、MgO、BaO、ZnO、PbO,多价氧化物原料（略,碎玻璃,一、玻璃的原料,澄清剂:在高温下本身能气化或分解放出气体以促进玻璃液中气泡的排除的物质,助熔剂:加速玻璃熔制过程的原料称助熔剂（加速剂,着色剂:如离子着色，加铁Fe2+ （化物）呈蓝绿色,脱色剂,6,材料成型与工艺,二、玻璃的熔制,玻

6、璃的熔制过程就是将配合料经高温加热熔融成为均匀的、无气泡的符合成型要求的玻璃液的过程。 玻璃熔制过程是一个很复杂的过程，它包括一系列的物理、化学、物理化学反应。其结果是使各种原料的机械混合物变成复杂的熔融物，即玻璃液,7,材料成型与工艺,池窑中玻璃熔融过程模型图,工艺过程大致可分为硅酸盐的形成、玻璃液的形成、澄清、均化、冷却五个阶段,8,材料成型与工艺,三、玻璃制品的成形 玻璃的成形，是指熔融玻璃转变为具有固定几何形状制品的过程。是极其复杂的多种性质不同作用的综合。其中，机械的和热的作用具有重要的意义。 成形的两个过程： 1、成形：赋予制品以一定的几何形状 决定因素：玻璃的流变性。即粘度、表面

7、张力、可塑性、弹性以及这些性质的温度变化特征。 2、定形：制品的形状固定下来 决定因素：玻璃的热性质和周围介质影响下玻璃的硬化速度,9,材料成型与工艺,分类： 1、玻璃的热塑成形 2、玻璃的冷成形，包括物理成形（研磨和抛光）、化学成形（高硅氧的微孔玻璃），也称为玻璃的冷加工。 成形的方法： 1、吹制法（瓶罐类） 2、压制法（烟缸、玻璃杯） 3、压延法（压花玻璃） 4、浇注法（光学玻璃） 5、拉制法（平板玻璃） 6、烧结法（泡沫玻璃） 7、喷吹法（玻璃微珠） 8、浮法（平板玻璃） 9、焊接法（仪器玻璃,10,材料成型与工艺,6.5 玻璃的后处理 玻璃的缺陷 （1）气泡（气体夹杂物） （2）结石（

8、固体夹杂物） （3）条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 一、玻璃的热处理 玻璃制品在生产中，由于受激烈和不均匀的温度变化，会产生热应力，通常用退火消除和减小热应力或者使内部结构均匀；又通常用淬火来提高制品的机械强度和热稳定性,11,材料成型与工艺,二、玻璃制品的后加工,成形后的玻璃制品，除了极少（如瓶罐）能直接符合使用要求外，大多数还需加工，以得到符合使用要求的制品。 1、冷加工：在常温下，通过机械的方法，来改变玻璃制品的外形和表面状态过过程。冷加工的基本方法：研磨抛光；切割；喷砂、钻孔和切削 2、热加工：玻璃制品的热加工主要是进行某些复杂形状与特殊玻璃制品的最后定型。 主要热加工方法有：吹制等成型的

9、玻璃制品切割后锋利边缘的烧口和火抛光、火焰切割与钻孔等热加工过程,12,材料成型与工艺,3 、玻璃制品的表面处理 从清洁玻璃表面起，直到制造各种涂层的玻璃，表面技术应用很广，使用的材料和方法也是多种多样的。主要有以下几种： （1）玻璃的化学蚀刻 玻璃的化学蚀刻是用氢氟酸溶掉玻璃表面层的硅氧膜， 根据残留在表面盐类溶解度的不同而得到有光泽的表面 或无光泽的表面。 （2）玻璃的化学抛光 玻璃的化学抛光的原理与玻璃的化学蚀刻原理一样，是利用氢氟酸破坏玻璃原有的硅氧膜生成一层新的硅氧膜来使玻璃得到很高的光洁度与透光度,13,材料成型与工艺,3、玻璃的表面涂层 玻璃表面上涂一层新的物质，称为玻璃的涂层。 按涂层的性质分类：有机涂层，无机涂层 （金属、金属氧化物、陶瓷涂层） 按表面涂层的方法分类：物理法（真空蒸发镀膜、阳极溅射法、真空电子枪蒸镀法）、化学法（液相沉积法、气相沉积法） 几种常见的表面涂层：表面