玻璃工艺学内部考试复习宝典(共7页)

1、学渣宝典 BY yull转变(zhunbin)温度：使非晶态材料发生明显(mngxin)结构变化，导致热膨胀系数、比热容等性质发生突变的这个温度(wnd)范围所对应的性质转折点非桥氧：HO与一个硅原子键和的氧，仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。硼反常性：在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时，往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值，这现象也称为硼反常性。硼铝反常：当硅酸盐玻璃中不存在B2O3是，AL2O3代替SIO2能使折射率和密度等上升。混合碱（中和）效应：在二元碱玻璃中，当玻璃中碱金属氧化物的总含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种时，玻璃的性质不是呈直线变化，

2、而是出现明显的极值的效应无机玻璃包括：氧化物玻璃、非氧化物玻璃、非晶半导体非晶态材料：指其原子排列在近程有序而远程无序，原子排列不具有平移周期关系。玻璃：广义是具有转变温度（Tb）的非晶态材料；狭义是指熔融物在冷却过程中不发生结晶的无机物质，仅指无机玻璃。传统玻璃结构：硅酸盐玻璃结构，硼酸盐玻璃结构，磷酸盐玻璃胶结构。硅酸盐玻璃结构：在空间上以【SiO4】为结构单元，通过顶角共用氧的形式连接成三维网络。X=2R-Z,Y=2Z-2R.(X:非桥氧Y:桥氧Z:配位数R:O与SI比值)硼酸盐玻璃结构：由硼氧三角体构成，【RO3】是硼酸盐玻璃的结构单元和基础。Z=3；R=1.5；X=0；Y=3.磷酸盐

3、玻璃结构：基本结构单元是磷氧四面体【PO4】，与【SIO4】【PO4】中有一个P与O双键。Z=4；R=2.5；Y=3；X=1.氧化物：网络形成体：能单独形成玻璃网络结构的氧化物，配位数为3或4，形成配位多面体多为三角体和四面体。作用是：连接形成玻璃网络结构；网络外体：不能单独形成玻璃，处于网络之外，阳离子配位数一般大于6。作用是：提供游离氧，起到断网作用，降低熔体黏度；中间体：不能单独形成玻璃，其作用介于网络生成体与网络外体之间，阳离子配位数一般为6，夺取后为4。作用是：当游离氧多时，夺取游离氧起到补网作用，反之，起到破网作用。玻璃的通性有哪些:各向同性；无固定熔点；介稳性；渐变性和可逆性；1

4、.各向同性:玻璃态物质的质点总的来说都是无规则的，是统计均匀的.2.无固定熔点:玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域（软化温度范围）内进行的，没有固定的熔点。3.介稳性:玻璃态物质一般是由熔融体过冷而得到,有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。4.性质变化的渐变性和可逆性:玻璃态物质从熔融状态到固体状态的过程是渐变的，其物理化学性质变化是连续的和可逆的。分别阐述玻璃结构的晶子学说和无规则网络学说内容:（1）玻璃的晶子学说（1玻璃是由无数晶子结构组成2晶子不同于一般微晶，是带有点降变形的有序区域，分散在无定形介质中3晶子区域到无定形区域是逐步过渡的，两者没有明显的界限）它揭强调了玻璃结构的

5、近程有序性、不均匀性和不连续性。尚未解释晶体尺寸大小、晶体化学组成和晶子含量（2）玻璃的无规则网络学说（1玻璃的近程有序性与晶体结构相似，结构单元是三角体或四面体2玻璃的远程无序性体现在结构单元以顶角相连形成的无序三维空间连续网络），它揭示了其连续性、统计均匀性、无序性。混合键性为何易于(yy)形成玻璃:因为(yn wi)既具有离子键易改变(gibin)键角、以形成无对称变形的趋势，又具有共价键的方向和饱和性，不易改变键长和键角的倾向。前者造成玻璃的长城无序；后者赋予玻璃的短程有序，因此极性共价键化合物易形成玻璃。3T图：所谓的3T图是通过T-T-T（即温度-时间-转变）曲线法，以确定物质形成

6、玻璃能力的大小。三元系统玻璃形成区共有多少种：1、仅含有一种网络形成体（F）的三元系统，该三元系统共有15种。2、含有两种网络形成体（F和F）的三元系统，该系统共有5种。3、含有三种网络形成体的三元系统（2元系统玻璃形成区有3种，1元有一种），该三元系统的只有一种。所以共有15+5+1=21种。健强：根据单键能大小，将氧化物分为类别。键性：化学键是表示原子相互间的作用，有五种形态（离子、共价、金属、氢、分子键）玻璃形成热力学：玻璃态物质相比结晶态物质具有较大的内能，因此总有降低内能向晶态转化的趋势，可以说玻璃是不稳定的、介稳的。熔体原子团结构的外在表现为粘度特征玻璃成形方法：1、传统熔体冷却法

7、（传统冷却法、极端快速冷却法）2、新型玻璃形成方法（气相冷却法、真空蒸发法、液相超急冷却法、溶胶凝胶法、放射线辐射法）玻璃形成条件：热力学：玻璃态物质较之结晶态物质具有较大内能，玻璃不稳定的；主要因素为热力学能差别；动力学：析晶过程必须克服一定势垒，包括成核所需建立新界面的界面能及晶核长大所需的质点扩散的激活能等。关键在于熔体冷却速度。均匀成核：在宏观均匀的玻璃中，没有外来物参与，与相界、结构缺陷等无关的成核过程。r=（2r）Gr,r越小越容易。非均匀成核（非本征成核）：依靠相界、晶界或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核过程。（成核剂和初晶相之间的表面张力越小越容易）分相：玻璃在高温下为均匀的熔

8、体，在冷却过程中或在一定温度下进行热处理时，由于内部质点迁移，某些组分发生偏聚，从而形成化学组成不同的两个相，此过程为分相。玻璃分相机理：对不稳定的分相类型，起始浓度波动程度很小，但空间弥散范围较大，后波动程度越来越大，最终形成分相（即亚稳分解机理）。开始成核浓度波动程度大，而成核所牵涉的空间范围小（即成核和晶体生长机理）玻璃分相原因：一般为氧化物熔体的液相分离，是由于阳离子对氧离子的争夺所引起的。在硅酸盐熔体中，桥氧离子已被硅离子以硅氧四面体的形式吸引到自己周围，因此网络外体或中间体阳离子力图将非桥氧离子吸引到周围，并按自己结构要求排列。分相的影响：1、对具有迁移特征的性能影响敏感2、对某些

9、具有加和特性不敏感3、分相有利于析晶（为成核提供界面；分散相具有高原子迁移率；使成核剂组分富集于一相）影响结晶（析晶）的因素有哪些：1、温度2、黏度3、杂质4、界面自由能影响玻璃析晶缺陷的因素：1玻璃成分2玻璃结构3分相作用4工艺因素玻璃析晶的两个阶段及其相互间的关系：玻璃的析晶阶段包括晶核形成和晶体长大两个阶段。当形成稳定的晶核后，在适当的过冷度和过饱和的条件下，熔体中的原子向界面迁移。到达适当的生长位置，使晶体长大。所以晶体长大的条件是建立在可以形成晶核之上的。玻璃分相的类型和分相结构(jigu)的特点：分为(fn wi)稳定(wndng)分相（在液相线以上就开始分相，给玻璃生产带有困难玻

10、璃会产生分层或强烈的乳浊现象，mgo-sio2系统为代表）和亚稳分相（在液相线以下就开始分相，绝大多数玻璃均在液相线以下分相，BaO-SiO2系统为代表），在不混溶亚稳区中分相后形成一种分散的孤立滴状结构，而在亚稳分解区不稳区则形成一种三维空间互相连接的联通结构。高硅氧玻璃的制备原理及生产工艺：高硅氧玻璃纤维其工艺原理是利用玻璃在熔融或冷却过程中，二个或二个以上互不相容的液相彼此分离，利用其结构的分相而生产的。高硅氧玻璃纤维的生产工艺：高硅氧玻璃纤维的生产是以合适的原始玻璃成分，按普通玻璃纤维的生产工艺制成纱、布等各种制品，经过酸沥滤和热烧结工艺，即得到耐高温性能接近石英纤维的高硅氧制品。铝反

11、常现象：在Na2O-SiO2系统中AL2O3取代Na2O时，当AL3+处于网络外成为【ALO6】八面体时，它填充结构网络的间隙，使玻璃的密度上升，当AL3+处于【AL04】四面体中，【ALO4】体积大于【SiO4】，其密度下降。影响密度的因素：成分、温度、热处理条件、压力测量密度方法：密度瓶法、阿基米德法、静水力学称重法、沉浮法（最常用）表面张力解释及其作用和影响因素：玻璃与另一项接触时，相界面在恒温恒容下增加一个单位表面积时所做的功。作用：在玻璃制品的生产过程中有意义，特别在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液与耐火材料相互作用等过程，在一定程度上决定气泡的成长和溶解以及玻璃液中排出气泡的速度。影

12、响因素：组成、温度、气体。黏度及其影响因素：指面积为S的两平行液层，以一定的速度梯度dvdx移动时，需克服的内摩擦阻力。影响因素：温度、玻璃（氧硅比、离子的极化、键强、结构的对称性和配位数）、生产（熔化、成形、退火、再加工）玻璃的料性：是指玻璃随着温度变化其年黏度变化的速度称为玻璃的料性。黏度在玻璃生产中的作用：在生产中玻璃的熔化、澄清、均化、供料、成型、退火等工艺过程的温度制度，一般是以其对应的黏度为依据制定的。从液态玻璃到固态玻璃的发生连续转变，黏度是连续变化的，没有突变现象，而晶体在加热至熔化温度时，黏度是突然改变的。玻璃表面张力的工艺意义：在熔制过中，表面张力在一定程度上决定了玻璃液中

13、气泡的长大和排除。均化时，条纹及节瘤扩散和溶解的速度取决于主体玻璃和条纹表面张力的相对大小。如果条纹的表面张力较小，则条纹力求展开成薄膜状，并包围在周围，这种条纹就很快的溶解而消失。相反条纹力求成球形，不利于扩散和溶解，较难消除。在玻璃成形过程中要借助表面张力使之达到一定的形状。玻璃制得拱火、火抛光也是借助表面张力。表面性质：表面结构和表面成分、表面的离子交换、表面吸附（物理、化学）为什么玻璃的实质强度较理论强度低：玻璃的实际强度低的原因，是与理论强度相差2-3个数量级，由于玻璃的脆性、玻璃中存在微裂纹（尤其是表面的微裂纹）和内部不均与区及缺陷的存在造成应力集中所引起的（由于玻璃受到应力作用时

14、不会产生流动，表面的微裂纹急剧扩张，并且应力集中，以致破裂。玻璃(b l)理论强度：就是从不同的理论角度来分析材料所能承受的最大应力或分离原子所需最小应力，其值决定于原子间的键强度。但只是用于不存在任何缺陷(quxin)的情况。玻璃(b l)强度的影响因素：1、化学成分2、表面微裂纹3、微不均匀性4、温度5、玻璃的宏观微观缺陷6、周围介质7、玻璃的应力8、玻璃的疲劳现象何谓玻璃的弹性模量？何谓玻璃的脆性：弹性模量是表征材料应力与应变的关系的物理量，表示材料对变形的抵抗能力。玻璃的脆性是指当负荷超过玻璃的极限强度时，不产生明显的塑性变形而立即破裂的性能。玻璃的硬度：固体材料抵抗另一种固体深入其内

15、部的能力。影响玻璃的热膨胀系数变化的主要因素有哪些：玻璃的热膨胀系数很大程度上取决于玻璃的化学组成，温度对它的影响程度也很大，此外还与玻璃的热历史有关。何谓玻璃的导热性：物质的导热能力成为导热性，常用导热系数表示。玻璃的导热系数是在温度梯度等于1时，在单位时间内通过试样单位横截面积上的热量测定的。热导性主要取决于玻璃的化学组成、温度及其颜色等。何谓玻璃的热稳定性？影响玻璃的热稳定性的因素有哪些：玻璃的热稳定性是指玻璃经受剧烈温度变化而不被破坏的性能。玻璃的热稳定性和玻璃的组成有关。玻璃自身的机械强度对对其热稳定性的影响也很明显，凡是能降低玻璃强度的因素，都能降低玻璃的热稳定性。玻璃的热稳定性还

16、与其受热的制度有关。玻璃的热稳定性还与制品的厚度有关。导电性：电阻率分为体积电阻率和表面电阻率；电阻率大小由带电粒子浓度和迁移速率影响玻璃的导电机理：一般硅酸盐玻璃为离子导电，某些过渡元素氧化物玻璃及硫属化物半导体玻璃为电子导电。介电性：介电性包括介电常数，介电损耗，介电强度。介电常数表正在外加电场作用下介质极化过程的大小。介电损耗是玻璃作为电介质使用时候由于交流电场的作用，会因极化或吸收使部分电能转化为热能而消耗的电能损失。介电强度是指当施加于电介质的电压超过某一临界值时，介电中的电流突然增多，这一现象称为电击穿。发生电击穿的电压，称为电介质的耐击穿强度，又称为介电强度。玻璃的化学稳定性：玻

17、璃制品在使用过程中受到水、酸、碱、盐、气体及其在化学试剂溶液的侵蚀，玻璃对这些侵蚀的抵抗能力称为玻璃的化学稳定性。试述水对硅酸盐玻璃的侵蚀机理：水对玻璃的侵蚀开始于水中氢离子和玻璃的钠离子进行交换，反应的产物是硅酸钠，其电离强度低于氢氧化钠的强度，因此此反应使钠离子的浓度降低。随着水化反应的进行，硅原子周围有4个桥氧全部成为OH，形成Si（OH）4。水和水汽那个对玻璃的侵蚀更严重：水汽比水溶液具有更大的侵蚀性。水溶液对玻璃的侵蚀是在大量水存在的情况下进行，因此从玻璃中释放的碱不断进入水溶液中（不断稀释）。所以在侵蚀过程中，玻璃表面附近水的PH值没有明显的变化。而水汽则不然，它是以微粒水滴粘附在

18、玻璃表面。随着侵蚀，碱的浓度越来越大，PH不断上升，最后类似与碱液对玻璃的侵蚀，从而加大了对玻璃的腐蚀。对于硅酸盐玻璃如何提高其化学稳定性：硅硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相，分相后形成孤岛滴球状结构，则玻璃的化学稳定性将提高。如果分相后钠硼相和硅氧相形成连通结构，则玻璃的化学稳定性将会大大降低，由于易溶的钠硼相能不断的被侵蚀介质浸析出来所致。因此对三氧化硼含量较高是玻璃，其化学稳定性与退火制度的关系必须予以重视。影响(yngxing)玻璃的化学稳定性的因素有哪些：玻璃的化学稳定性主要取决于玻璃的化学组成、热处理、表面处理及温度和压力(yl)等。6对于硅酸盐玻璃如何提高其化学稳定性？玻璃(b

19、l)的着色机理：玻璃的着色大致可分为离子着色、硫硒化物着色和金属胶体着色、其它着色机理。玻璃颜色三要素：1、色相：颜色的相貌，取决于玻璃透过或反射该颜色的主波长（主波长是光束中产生基本色调的主要波长值）；2、明度：人眼所感觉的颜色的明暗程度；3、饱和度：色彩浓淡程度或鲜艳程度的物理量。举例说明离子混合着色的应用：使用氧化铈和氧化钛混合着色，可以金黄色玻璃，适于制造低热膨胀系数的耐热黄玻璃，其熔制简便，澄清良好，且不必进行显色处理，这些都是镉黄玻璃难以达到的。将钴和镍两种着色剂适当配比，可以获得由蓝色至蓝色的一系列色调铁和钴的混合着色可以获得灰色（略带淡黄色调），又称中性灰玻璃。写出金属胶体着色

20、的工艺过程：金属离子的溶解金属离子的还原金属原子和成核与长大影响硫-碳着色的主要因素有哪些：1、玻璃熔体的氧活度；2、玻璃的结构因素何谓辐射着色：玻璃在太阳能、激光的照射下，将发生着色、变色、发光、结构改变和结构破坏等现象叫作辐射着色。着色的特性和深度与玻璃的组成和辐射剂有关。曝硒着色：玻璃在阳光中的紫外线照射下，从玻璃中或变价离子中激发电子引起的。简述硫硒化镉的着色机理：硫硒化镉单晶都是半导体，它们都属于六方晶系，可形成连续混晶（固溶体）。硫硒化镉的吸收特性与xCd（1-x）CdSe单晶极为类似，二者的吸收极限都随CdS与CdSe的含量比的减小向长波方向移动，而与此相对应的禁带宽度E随之降低

21、。玻璃的脱色原因及方法：玻璃的生产中，由于总有少量铁进入玻璃熔体中，使玻璃产生不良的黄绿色，降低玻璃的透明度，影响质量，因此需脱色。脱色分为物理脱色和化学脱色。何谓物理脱色？何为化学脱色？物理着色是通过颜色的互补来消除玻璃的颜色，使玻璃变为白色或灰色。化学脱色是指用化学物质一般在配合料中加入氧化剂，使着色较强的Fe3+转化成着色较弱的Fe2+。玻璃组成设计的原则有哪些？根据组成、结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求。根据玻璃形成图和相图，使设计的组成能够形成玻璃，析晶倾向小(微晶玻璃除外)。根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成形、加工等工序的实际要求。玻璃的化学组成设计必须满足

22、绿色、环保的要求。所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得。设计和确定玻璃组成的步骤有那些？1、列出设计玻璃的性能要求2、拟定玻璃的组成3、试验、测试、确定组成玻璃的主要原料：是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料。玻璃的辅助原料：是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制。澄清(chngqng)剂：向玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温时自身能汽化或分解放出气体，以促进排除玻璃中的气泡(qpo)的物质，称为澄清剂。着色剂：使玻璃着色的物质(wzh)，称为玻璃的着色剂。脱色剂：在玻璃熔制中，有时从操作工具上也有熔于玻璃中的铁质，使玻璃着出不希望的颜色，能消除这种颜色的物质叫作脱色剂。乳浊剂：使玻璃产生不

23、透明的乳白色的物质，称为乳浊剂。助溶剂：能促使玻璃熔制过程加速的原料称为助溶剂。氧化剂：在玻璃熔制时，能分解放出氧的原料，称为氧化剂。还原剂：能夺取氧的原料，称为还原剂。石英砂颗粒度与颗粒组成对玻璃产生有何影响？颗粒粒度适中，颗粒大石会使融化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。硅砂的融化时间与其粒径成正比。粒径粗融化时间长，粒度细时间越短，但过细的硅砂容易使配合料不易混合均匀，同时常含有较多的黏土，由于其比表面积大，附着的有害杂质也较多。细级别易发生成团现象。细级别越多，与粗级别间产生强烈的离析。这种离析的结果，使得进入熔窑的原料化学成分处于极不稳定状态。引入氧化硅、氧化钠、氧化钙、氧化铝、氧化

24、硼常用的原料都有哪些？引入氧化硅的原料是石英砂、砂岩、石英岩和石英。引入氧化钠的原料主要为纯碱和芒硝，有时也采用一些一部分氢氧化钠和硝酸钠引入氧化钙的原料是通过方解石、石灰石、白垩、沉淀碳酸等原料来引入的。引入氧化铝的原料有长石、黏土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝等，也可以采用某些含氧化铝的矿渣和选矿厂含长石的尾矿。引入氧化硼的的原料是硼酸、硼砂和含硼矿物。玻璃原料的选择的原则有哪些：1、原料的质量必须符合要求，而且稳定2、易于加工处理3、成本低，能大量供应4、少用过轻和对人体健康、环境有害的原料5、对耐火材料的侵蚀要小配合料的质量要求有哪些？1、具有正确性和稳定性2、适当加入碎玻璃3、具有一定的水

25、分4、具有一定的气体率5、必须混合均匀6、避免金属和杂志混入碎玻璃的作用：不仅可以实现废物利用，而且还可以加速玻璃的溶制过程，降低玻璃溶制的热量消耗，从而降低玻璃的生产成本和增加产量。玻璃溶制过程及目的：将配合料经过高温加热或符合成形要求的玻璃液的过程。目的：使各种原料的机械混合物变成复杂的熔融物即玻璃液，是生产过程得以顺利进行并得到优质玻璃的保障讲述玻璃熔制的五个阶段：硅酸盐形成（在固体状态下进行，配合料变成硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物，温度800-900）、玻璃形成（烧结物持续加热即开始消融，变成玻璃熔融体，温度为1200-1250）、澄清（玻璃液持续加热，并放出气态混合物，温度14

26、00-1500）、均化（玻璃液长时间高温下，化学组成趋向均一）和冷却成形（经澄清均化后温度下降到1350-1420）。影响玻璃熔制的因素有哪些？玻璃的组成、原料的性质及其种类的选择、配合料、投料方式、加速剂、熔制制度、玻璃液流、炉窑和耐火材料、熔制工艺改进等因素玻璃的成形：是指将熔融的玻璃液转变为具有几何形状制品的过程。玻璃的成形方法：主要有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇铸法与烧结法等。玻璃成形过程的影响因素：玻璃的黏度、玻璃表面张力、玻璃的热学性质平板玻璃的成形(chn xn)原理：平板玻璃的拉制(l zh)分为垂直引上法和水平拉制法。退火(tu hu)的目的：消除或减弱玻璃中热应力至允许值的热处理过程，使玻璃结构均匀。淬火：在玻璃表面形成均匀分布的压应力的热处理过程。退火温度可以根据玻璃的化学组成计算出最高退火温度。生产中常用的退火温度较最高退火温度低2030，作为退火温度。退火的过程步骤：1、加热阶段：玻璃制品进入退火炉时，都必须把制品加热到退火温度，在加热过程中玻璃表面产生压力，内应力产生张应力。2、保温阶段：将制品在退火温度下进行保温，使制品各部分温度均与，并消除玻璃中固有的内应力，在此阶段中要确定退火温度和保温时间。3、慢冷阶段：经保温玻璃中原有的应力消除后，