各种玻璃特性详细介绍教材

1、各种玻璃特性详细介绍 玻璃的制造已有五千年的历史，一般认为最早的制造者是古代的埃及人。我 国在东周时代已能制造玻璃， 玻璃组成中都含有氧化铅和氧化钡， 与其他国家的 古代玻璃有明显的区别。我国历史上有把玻璃称为琉璃、颇黎、假水晶料器、硝 子等名称。 玻璃具有一系列非常可贵的特性：透明、坚硬、良好的化学稳定性；可通过 化学组成的调整， 大幅度调节玻璃的物理和化学性能， 以适应各种不同的使用要 求；可以用吹、压、拉、铸、槽沉、离心浇注等多种成形方法，制成各种形状的 空心和实心制品； 可以通过焊接和粉末烧结等加工方制成形状复杂、 尺寸严格的 器件。而且，制造玻璃的原料丰富， 价格低廉。 因此，作为结

2、构材料和功能材料， 玻璃在建材、轻工、交通、医药、化工、电子、航天、原子能等领域获得了极其 广泛的应用。 B270/K9 K9 玻璃是用 K9 料制成的玻璃制品，用于光学镀膜等领域 K9 料属于光学玻璃，由于它晶莹剔透，所以衍生了很多以 K9 料为加工对象的 工厂，他们加工出来的产品，在市面上称为水晶玻璃制品。 K9 的组成如下： SiO269.13B2O310.75BaO3.07Na2O10.40K2O6.29As2O3 0.36 它的光学常数为：折射率 1.51630色散 0.00806阿贝数 64.06。 无色光学玻璃 -B270 技术要求 牌号 厚度 (mm) tj (nm) 0 (n

3、m) T0 (%) K B270 1-5 31010 400 89.5 1.0 石英玻璃 石英玻璃以其优良的理化性能， 被大量广泛用于半导体技术， 新型电光源， 彩电 荧光粉生产，化工过程，超高电压收尘、远红外辐射加热设备、航空航天技术、 某些武器及光学仪器的光学系统、 原子能技术、 浮法玻璃及元碱玻璃窖的耐火材 料，特种玻璃用坩埚，仪器玻璃成型部料碗，紫外线杀菌灯，各种有色金属的生 产等诸多领域。石英玻璃 SiO2 含量大于 99.5，热膨胀系数低，耐高温，化学 稳定性好，透紫外光和红外光， 熔制温度高、 粘度大，成型较难。多用于半导体、 电光源、光导通信、激光等技术和光学仪器中。 石英玻璃

4、在整个波长有特别好的透光性， 在红外区（特殊的红外玻璃除外） ， 光谱透射范围比普通玻璃大。在可见光区透过率达 93。在紫外光谱区，特别 是在短波， 紫外光谱区透过率比其他玻璃好的多。 石英玻璃他的光学性能在很大 程度上取决于它的化学性能。哪怕是 0.001的杂质就明显地影响产品质量。过 度金属杂质会改变波长方向移动，羟基的存在会吸收 2.73 m 光带。国产光学石 英玻璃有三个牌号： JGS1 紫外光学石英玻璃，应用波段 185-2000nm，用合成石 制造，Sicl4 为原料， JGS2紫外光学石英玻璃，应用波段 220-2500nm，用水晶做 原料，气炼法生产； JGS3 红外光学石英玻

5、璃，应用波段 260-3500nm，采用水晶 或高纯度石英砂为原料，真空加压炉生产。国外还有一种全波段光学石英玻璃， 应用波段 180-4000nm，采用等离子（无水无 H2 状态下）化学相沉积法生产。用 特纯 Sicl4 为原料。在石英玻璃中掺入少量 Tio2，可以把 220nm 下的紫外线滤掉， 称无臭氧石英玻璃。因为 220nm 以下的紫外线能使空气中的氧变成臭氧，在石 英玻璃中掺入少量钛、铕等元素。可以把 340nm 以下的短波过滤掉。用它制电 光源对人的皮肤有保健作用。 这种玻璃可以做到完全无气泡。 具有优良的透紫外 线性能，特别是在短波紫外区， 其透过性能远远胜过所有的其他玻璃。

6、在 185m 处的透过率可达 85。是 185-2500nm 波段的优良光学材料。由于这种玻璃含 OH 基团，所以红外透过性能差，特别是在 2.7 附近有一很大的吸收峰。 石英玻璃的光学性能 （1）光谱特性 各种有色光学玻璃在规定的光谱区内的透过和吸收性能称为光谱特性。 它是 有色光学玻璃的（ 2）主要特性 石英玻璃是透紫外线， 可见光， 近红外线性能最好的玻璃， 可以根据需要从 168nm-3500nm波段范围任意选择所须品种。 牌号名称应用光谱波段（毫微米） JGS1远紫外光学石英玻璃应用光谱波段 185-2500nm JGS2紫外光学石英玻璃应用光谱波段 220-2500nm JGS3红

7、外光学石英玻璃应用光谱波段 260-3500nm 远紫外光学石英玻璃 JGS1Reflectiveglass 在紫外和可见光谱范围内透明；在 185-2500nm 波段范围内无吸收带；在 2600-2800nm波段范围内有强吸收带；非发光，光辐射稳定。 紫外光学石英玻璃 JGS2 在紫外和可见光谱范围内透明；在 220-2500nm 波段范围内无吸收带；在 2600-2800nm波段范围内有强吸收带； 非发光，光辐射稳定。 紫外光学石英玻璃： 是用氢氧焰熔化高级水晶粉料而成的光学石英玻璃，它是 220-2500nm 波段范围 内良好的光学材料。其红外透过性能同远紫外石英玻璃。 红外光学石英玻璃

8、 JGS3 在可见和红外光谱范围内透明；在 2600-2800nm 波段范围内无明显吸收带； 和普通硅酸盐玻璃相比， 透明石英玻璃在整个波长头优良的透过性能。 在红 外区光谱透过比普通玻璃大； 在可见区， 石英玻璃的透过率也是比较高的。 在紫 外光谱区特别是在短波紫外区， 光谱透过比其他玻璃好的多。 光谱透过率受三个 因素影响：反射，散射和吸收。石英玻璃的反射一般为 8，紫外区大一些，红 外区小一些。所以石英玻璃的透过率一般不大于 92。石英玻璃的散射比较小， 一般可以忽略。 光谱吸收和石英玻璃的杂质含量和生产工艺有密切的关系； 在低 于 200 钠米波段的透过率的高低，代表金属杂质含量的多少

9、； 240 钠米的吸收表 示缺氧结构的多少；可见波段的吸收是由于过渡金属离子的存在造成的， 2730 钠米的吸收是羟基的吸收峰，可以用于计算羟基含量。 石英玻璃物理性能 表 1. 机械性能 标准值 密度 2.2g/cm3 抗压强度 1100Mpa 抗弯强度 67Mpa 抗拉强度 48Mpa 泊松比 0.14 0.17 杨氏模量 72000Mpa 刚性模量 31000Mpa 莫氏硬度 5.5 6.5 表 2. 机械性能 标准值 变形点 1280 软化点 1780 退火点 1250 比热（20 350） 670J/kg. 热导率(20 ) 1.4W/m. 折射率 1.4585 热膨胀系数 5.5

10、10- 7cm/cm. 热加工温度 17502050 短期使用温度 1300 长期使用温度 1100 表 3. 电学性能 标准值 电阻率 7107.cm 绝缘强度 250400Kv/cm 介电常数 3.7 3.9 介电吸收系数 4104 介电损耗系数 1104 钢化玻璃 钢化玻璃它是玻璃经过再加工处理而成一种预应力玻璃， 具有较强的强度和抗拉 度，不容易破碎。随着玻璃的继续冷却，表层已经硬化停止收缩，而内层仍在降 温收缩， 直至到达室温。 这样表层因受内层的压缩形成压应力， 内层则形成张应 力，并被永久的保留在钢化玻璃中。 由于玻璃是抗压强而抗拉弱的脆性材料， 当 超过抗张强度时玻璃即行破碎，

11、 所以内应力的大小及其分布形式是影响玻璃强度 及炸裂的主要原因。 另一种情况是玻璃在可塑状态下冷却时，不论是加热不均，还是冷却不均， 只要在同一块玻璃上有温差， 就会有不同的收缩量。 在降至室温时， 温度越高的 地方降温越多，收缩量越大，玻璃也就越短。相反温度越低的地方降温少，收缩 量也小， 玻璃也就长。 一块玻璃如各处长短不一则势必发生板面翘曲。 这样我们 就不难理解玻璃为什么会变形以及怎样防止变形。 钢化玻璃强度高， 其抗压强度 可达 125MPa以上，比普通玻璃大 45 倍；抗冲击强度也很高，用钢球法测定 时， 1kg的钢球从 1m 高度落下，玻璃可保持完好。 浮法玻璃 浮法玻璃是用海沙

12、、石英砂岩粉、纯碱、白云石等原料，按一定比例配制， 经熔窑高温熔融，玻璃液从池窑连续流至并浮在金属液面上， 摊成厚度均匀平整、 经火抛光的玻璃带， 冷却硬化后脱离金属液， 再经退火切割而成的透明五色平板 玻璃。玻璃表面特别平整光滑、厚度非常均匀，光学畸变很小的特点。浮法玻璃 按外观质量分为优等品、一级品、合格品三类。按厚度分为 3、4、5、6、8、10、 12mm 七种。 普通平板玻璃外观质量等级是根据波筋、气泡、划伤、砂粒、疙瘩、线道等 缺陷多少而判定。 浮法玻璃外观质量等级是根据光学变形、 气泡、夹杂物、划伤、 线道、雾斑等缺陷多少来判的。 浮法玻璃 浮法生产的成型过程是在通入保护气体（

13、N2及 H2）的锡槽中完成的。熔融 玻璃从池窑中连续流入并漂浮在相对密度大的锡液表面上， 在重力和表面张力的 作用下，玻璃液在锡液面上铺开、摊平、形成上下表面平整、硬化、冷却后被引 上过渡辊台。辊台的辊子转动，把玻璃带拉出锡槽进入退火窑，经退火、切裁， 就得到平板玻璃产品。 浮法与其他成型方法比较， 其优点是： 适合于高效率制造 优质平板玻璃，如没有波筋、厚度均匀、上下表面平整、互相平行；生产线的规 模不受成形方法的限制， 单位产品的能耗低； 成品利用率高； 易于科学化管理和 实现全现机械化、自动化，劳动生产率高；连续作业周期可长达几年，有利于稳 定地生产； 可为在线生产一些新品种提供适合条件

14、， 如电浮法反射玻璃、 退火时 喷涂膜玻璃、冷端表面处理等。 镀膜玻璃 镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、 合金或金属化合物薄膜， 以改变玻 璃的光学性能，满足某种特定要求。 超白玻璃 超白玻璃是一种超透明低铁玻璃， 也称低铁玻璃、 高透明玻璃。它是一种高品质、 多功能的新型高档玻璃品种， 透光率可达 91.5以上， 具有晶莹剔透、 高档典雅 的特性， 有玻璃家族 “水晶王子 ”之称。超白玻璃同时具备优质浮法玻璃所具有的 一切可加工性能， 具有优越的物理、 机械及光学性能， 可像其它优质浮法玻璃一 样进行各种深加工。 无与伦比的优越质量和产品性能使超白玻璃拥有广阔的应用 空间和光明的市场

15、前景。 有色光学玻璃国内外牌号对照表 销售热线 系人 : 王先生 本厂 YAGUA G N五机部 苏联（原） Former USSR 德国 SCHOT 日本 THOYA 本厂 YAGU NG A五机 A部 苏联（原） Former USSR 德国 SCHOTT 日本 HOYA ZJB220 UV-22 QB26 BG18 ZJB240 WG230 QB29 BG25 B-380 ZJB260 BB8 C12 LB1 LB1 3C1 VG9 ZJB280 BB1 C3 WG280 UV-28 LB2 LB2 3C2 VG11 ZJB300 BB2 C4 WG295 UV

16、-30 LB3 LB3 3C3 ZJB320 BB3 C5 WG320 UV-32 LB4 LB4 3C6 ZJB340 BB7 C10 WG345 UV-34 LB6 LB6 3C8 ZJB360 BB5 C7 WG360 UV-36 LB7 LB7 3C1 VG8 G-533 ZJB380 BB6 C8 GG375 L-38 LB8 LB8 3C4 JB400 JB2 C4 GG400 L-40 LB9 LB9 3C5 VG10 JB420 JB4 C11 GG420 L-42 LB10 LB10 3C6 G-550 JB450 JB5 C12 GG455 Y-44 LB11 LB11 3

17、C9 JB470 JB6 C16 GG475 Y-46 LB12 LB12 3C10 JB490 JB7 C17 GG495 Y-48 LB13 LB13 3C12 G-545 JB510 JB8 C18 GG515 Y-50 LB14 LB14 3C13 CB535 CB3 OC11 GG530 0-54 LB15 LB15 3C17 CB550 CB4 OC12 GG550 LB16 LB16 3C18 CB565 CB5 OC13 GG570 0-56 LB17 VG5 CB580 CB6 OC14 GG590 0-58 LB18 VG6 HB600 HB9 KC10 R-60 LB19

18、 HB610 HB10 KC11 RG610 JB1 JB1 C3 GG19 HB630 HB11 KC13 RG630 R-62 JB9 GG10 HB640 HB12 KC14 RG645 R-64 CB1 CB1 OC5 HB650 HB13 KC15 R-66 CB2 CB2 OC6 HB670 HB14 KC17 RG665 HB1 HB1 C5 HB685 HB15 KC18 R-68 HB3 HB3 C8 RG6 HB700 HB16 KC19 RG695 R-70 HB5 HB5 C13 HB720 RG715 R-72 HB6 C2 HWB76 0 IR-76 HWB1 HW

19、B1 KC1 RM-86 HWB78 0 RG780 HWB3 HWB3 KC2 RG7 RM-90 HWB80 0 IR-80 HWB4 HWB4 KC3 HWB83 0 RG830 IR-83 FB1 FB1 TC1 HWB85 0 IR-85 FB3 FB3 TC3 HWB90 0 GRB1 QB15 C3C14 KG2 HA-50 HWB93 0 GRB3 C3C16 KG3 HA-30 ZWB1 ZWB1 YC2 UG11 U-340 PNB58 6 HB2 C7 BG20 V-10 ZWB2 ZWB2 YC3 UG1 U-360 HOB4 5 HY1 ZWB3 ZWB3 YC1 U

20、G5 U-330 TB1 SL-1A ZB1 ZB1 C1 B-390 TB2 L-1B ZB2 ZB2 C6 BG3 SSB40 FG6 LB-40 ZB3 ZB3 C7 B-370 SSB14 5 BG34 LB-145 QB1 QB1 CC1 SSB16 5 FG3 LB-165 QB2 QB2 CC2 B-410 SSB20 0 LB-200 QB3 QB3 CC4 SJB20 FG18 LA-20 QB4 QB4 CC5 SJB80 FG16 LA-80 QB5 QB5 CC8 B-440 SJB10 0 LA-100 QB9 QB9 C3C3 SJB13 0 FG15 LA-120

21、 QB10 QB10 C3C5 SJB14 0 LA-140 QB11 QB11 C3C7 BG14 ZAB00 AB10 HC12 NG1 ND-0 QB12 QB12 C3C8 B-460 ZAB02 AB9 HC11 NG9 ND-03 QB13 QB13 C3C9 ZAB2 AB8 HC10 NG3 QB16 QB16 C3C15 ZAB5 AB3 HC3 QB17 QB17 C3C16 ZAB10 AB7 HC9 NG4 ND-13 QB18 QB18 C3C17 ZAB25 AB6 HC8 NG5 ND-25 QB19 QB19 C3C19 ZAB30 AB2 HC2 QB21 Q

22、B21 C3C21 BG38 ZAB50 AB5 HC7 NG11 ND-50 QB23 BG7 B-480 ZAB65 AB1 HC1 QB24 BG12 ZAB70 AB4 HC6 NG11 ND-70 相关知识： 光学玻璃物理特性 光学玻璃物理特性 1 :折射率（ ND） 玻璃的折射率是以钠元素的特征谱线 D=589.3nm 测定的，以 ND 表示。 2: 比重（s） 用流体静力学称量法测定玻璃的比重。 3: 色度值（ x,y,Y） 依据国际照明委员会（CIE）1931 年和 1964 年规定的方法，测定出在 A 和 D65 标准光源照明下玻璃的色度值。 4 :热特性 5: 当玻璃温度升

23、高 1其长度相对变化率。本目录所列膨胀系数 ，均为 20 30温度范围内的平均值。 6: 转变温度（ Tg） 当玻璃的膨账量发生骤变时，所对应的温度即为试样的转变温度。此温度时玻璃 的粘度近于 10 13 帕.秒。 7: 软化温度（ Ts） 当玻璃的物理性质发生急剧变化，其膨账量也趋近于零时的温度，即为玻璃的软 化温度，这时玻璃的粘度趋近于 10 11 帕.秒。 8:色温变换能力（ V） 色温玻璃由升色温和降色温两类玻璃玻璃组成，其变换能力以密勒德 （Mired）值 来表示。升色温玻璃呈蓝色，牌号为 SSB，具有负密勒德值。降色温玻璃呈琥 珀色，其密勒德为正值。 色温玻璃的序号是依据密勒德值来

24、排列的。例如 SSB130 表示由 3200K 升至 5400K,其变换能力为负 130Mired 值的升色温玻璃。 SJB130 表示由 5400K 降至 3200K ，其变换能力为正 130Mired 的降色温玻璃。 石英玻璃的折射性和色散性 石英玻璃的折射率 NB=1.45845, 阿贝数 =67618 ， 特点是折射率低，色散率高； 原料和制造方法对折射率和色散率影响不大，折射率和色散率表见下表 波长（微米） / 折射率 0.20 1.54727 0.25 1.50745 0.30 1.48594 0.34 1.47867 0.40 1.46968 0.48 1.46318 0.55

25、1.46013 0.59 1.45845 0.65 1.45640 0.70 1.45517 0.80 1.453371 0.90 1.451808 1.0 1.450473 1.30 1.446980 1.60 1.443492 2.00 1.438174 2.40 1.431730 2.80 1.423891 3.10 1.41694 3.50 1.40601 色散率 波长（微米） /（DN/D 波长） 0.3 -2.471*10-5 0.4 1.102*10-5 0.5 0.512*10-5 0.6 0.350*10-5 0.7 0.163*10-5 石英玻璃的膨胀系数极小，相当于普通玻

26、璃的 1/12-1/20 ，透明和不透明石英玻 璃分别在 1200 ，1100作急冷急热实验；不同温度下，石英玻璃的膨胀系数 见图。在 0-1000 度范围内，石英玻璃的膨胀系数是 5.4*10-7/ ；掺钛 8% 的石 英玻璃膨胀系数在 0-200 几乎为零。 石英玻璃热膨胀系数是： 5.5x10-7cm/cm. ,是铜的 1/34 ，是硼硅酸盐的 1/7 ， 这一特性， 使其用于光学镜头， 高温窗口以及要求对热变化敏感达到最低的光学 应用。石英玻璃具有良好的抗热冲击性能， 将 1 毫米厚的石英玻璃片加热的 1200 度，迅速投入冷水中数次，也不会产生损坏。 石英玻璃的机械性能和其他玻璃相似， 其强度取决于玻璃中的微裂纹。 弹性模数， 抗拉强度 ,抗折强度随温度增加而增加， 1050-1200 度达到最大值。推荐用户使 用的设计抗压强度为 1.1 109Pa, 抗拉强度 4.8 107Pa. 石英玻璃的纯度 石英玻璃的纯度主要取决与原料， 用四氯化硅等高纯原料生产的石英玻璃纯度可 以达到 6 个九(99.9999% ),主要用于光纤的生产；用提纯的优质天然石英生产 的石英玻璃纯度可以达到 4 个九，用于半导体工业； 用优质天然石英生产的普通 石英玻璃纯度在 3 个九左右，用于高强电光源的生产；纯度在 2 个