陶瓷和玻璃

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1、玻璃陶瓷选论罗传峰 0943014034 玻璃一、 名词解释： 非桥氧；硼氧反常性； 转变温度区 ； 桥氧 ； 混合碱效应； 硼反常性答：非桥氧：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。硼氧反常性：在一定范围内，碱金属氧化物提供的氧，不像在熔融石英玻璃中作为非桥氧出现于结构中，而是使硼氧三角体（B03）转变成为完全由桥氧组成的硼氧四面体，导致B203玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络，使玻璃的各种物理性质，与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，相应地向着相反的方向变化，这就是所谓硼氧反常性。转变温度区：玻璃熔体自高温逐渐变冷却时，要通过

2、一个过渡温度区，在此区域内玻璃从典型的液体状态，逐渐转变为具有固体各项性质的物体。这一区域称之为转变温度区。 桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。混合碱效应：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，而是出现明显的极值。这一效应叫做混合碱效应。 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。 二、问答题：1、简述玻璃结构中阳离子的分类，及其在玻璃结构中的作用。 答：按元素与氧结合的单键能的大小和能否形成玻璃，分为三类：网络生成

3、体氧化物：能单独生成玻璃，在玻璃结构中能形成各自特有的网络体系。网络外体氧化物：不能单独生成玻璃，当阳离子M电场强度较小时，断网作用，电场强度较大时积聚作用。中间体氧化物：当配位数6时，阳离子处于网络之外，与网络外体作用相似；当配位数为4时能参加网络起网络生成体作用。 2、简述玻璃在TgTf范围内及其附近的结构变化情况。 答：在TgTf范围内及其附近结构变化中可以从三个温度范围说明：1.Tf以上，粘度小，质点流动层扩散速度快，结构变化快，瞬间可达平衡。2.Tg以下，玻璃基本上已经转化为具有弹性以及脆性等特点的固态物体，此温度范围内结构变化远远落后于温度变化。3.TgTf范围:粘度介于上述二者之

4、间，质点可适当移动，构造状态趋向平衡所需时间较短。此时温度范围决定了玻璃结构状态以及结构灵敏性能。 3、 逆性玻璃中，“逆性”的含义是什么？ 答：1在结构上，一般玻璃的结构以玻璃形成物为主体，金属离子处于网络的空穴中，它仅起补网作用，逆性玻璃与通常玻璃是相逆的，即决定玻璃聚结程度的不是多面体之间的连接，而是金属离子多面体短链中氢离子的结合。2逆性玻璃在性质上也发生逆转性，一般玻璃的性质是随SiO2的减少而降低，在逆性玻璃中则相反，碱金属和碱土金属含量越多，结构越强固，而某些物理性质都向玻璃的相反方向变化。 第六章 玻璃的化学稳定性 1、试述水、酸、碱、大气对玻璃的侵蚀过程。 答：1水，水对玻璃

5、的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+离子进行交换，通过反应间接破坏硅氧骨架，并且水分子也可以直接破坏硅氧骨架，从而造成对玻璃的侵蚀，但是产物硅酸凝胶会减低侵蚀的速度。2酸，酸对玻璃的侵蚀是通过水的作用侵蚀玻璃，产物金属氢氧化物要受到酸的中和。中和作用起着两种相反的效果，一是使玻璃和水溶液之间的离子交换反应加速进行，从而增加玻璃的失重，二是降低溶液的pH值，使硅酸凝胶Si(OH)4的溶解度减小，从而减少玻璃的失重。3碱，第一阶段：碱溶液中的阳离子吸附在玻璃表面上 ；第二阶段：由于阳离子有束缚其周围 OH-离子的作用，当阳离子吸附在玻璃表面的同时，玻璃表面附近的OH-离子浓度相应增高，起着“攻击

6、”和“断裂”玻璃表面硅氧键的作用；第三阶段：-Si-O-Si-骨架破坏后，产生-Si-O-群，最后变成了硅酸离子。4大气，前期相当于水溶液的侵蚀，后期由于PH值升高，相当于碱的侵蚀。2、 玻璃容器产生脱片的原因是什么？ 答：玻璃容器产生拖片的原因如下：1玻璃表面层中，可溶性成分溶出后，由于不溶性的高硅氧残存的薄膜的脱离2原溶液存在（或从玻璃中溶出）的多价金属离子，在玻璃表面形成硅酸盐薄膜后脱离。 3、影响玻璃强度的因素有哪些？ 答：化学键强度、微不均匀性、结构缺陷、微裂纹、外界条件如温度、活性介质、疲劳等。化学键对玻璃强度的影响：指键强和单位体积内键的数目对强度的影响。对硅酸盐玻璃来说，桥氧与

7、非桥氧所形成的键，其强度是不同的，就非桥氧离子来讲，碱土金属和碱金属的键强也不一样，单位体积内的键数也即与结构网的疏密程度，结构网稀强度越低。微不均匀性对强度的影响：结构的微不均匀性降低了玻璃的强度。由于分相而行成的两相交界面上形成裂纹核，因为微相与微相之间结合力比较薄弱，并且两项成分不同，膨胀不一样，产生应力以至于强度下降。表面裂纹对强度的影响：在拉丝过程中，表面微裂纹被火焰容去，并且在冷却过程中表面产生了压应力，从而强化了表面使强度增加。缺陷对强度的影响：宏观缺陷常常因为成分与玻璃主体不一致而造成内应力，围观缺陷常常在宏观缺陷的地方集中，从而导致了裂纹严重影响玻璃强度。活性介质可能渗入裂纹

8、是裂纹扩展与玻璃起反应式结构破坏。低温与高温对玻璃强度的影响不同，玻璃强度随温度升高而降低。 第一章1. 如何提高瓶罐的机械强度和热稳定性？ 答：为了提高瓶罐的机械强度和热稳定性，将玻璃瓶进行钢化处理和离子交换处理，瓶罐由制瓶机取出后，立即送入马弗式钢化炉内均匀加热到接近玻璃的软化温度，然后转入钢化室，用多孔喷嘴向瓶罐内外喷射冷却空气，使瓶罐快速冷却得到均匀的压应力分布。而离子交换又称为化学钢化处理，通常是将瓶罐置于熔融的硝酸钾中，使离子半径较大的K置换玻璃中离子半径较小的Na，表面发生压挤，从而形成均匀的压应力，使瓶罐强度提高。 2. 简述金属胶体着色的过程。 答：1金属离子的溶解。金属离子

9、充分溶解于玻璃熔体之中是金属胶体着色的前提。2金属离子的还原，在高温下，铜银金都以离子状态存在于玻璃中，必须把金属离子还原成金属原子。热还原法，光化学还原法3、金属离子的成核长大：金属离子还原成原子状态后，必须进行适当的热处理，使分散在玻璃中的金属原子聚集，成核并长大成为胶体。必须指出，在热处理过程中，金属颗粒常常由于成长过大，而使玻璃发生乳浊现象。 第五章 仪器玻璃1、 对仪器玻璃的要求主要有哪些？ 答：1良好的抗化学抗蚀性，抗化学侵蚀性是仪器玻璃的最主要要求，如果仪器玻璃抗化学侵蚀性不好，不但会使化学药品变质，分析结果不准确，还会造成严重事故。2抗热冲击性好，指玻璃对冷热急变的抵抗能力，

10、3机械性能好，要求玻璃机械强度高、弹性好、脆性低、使用时不易损坏同时也要求玻璃硬度高不易产生划痕。4使用温度高，要求玻璃有较高的软化温度，以保证较高温度下使用不会产生变形。5良好的工艺性能，这就包括以下方面：a析晶温度范围下，经反复加热不会析晶，b玻璃与各种气氛火焰接触后不会变质c料性长，也就是粘度在100帕至1000000帕秒之间的温度范围较大，以便于进行各种复杂形状制品的成型和灯工加工。影响保温品保温效果的因素有哪些?1排气的温度不符合规定，2石棉粒吸附的水分在干燥时未完全排除。3镀银质量不良，4瓶口不圆，5应力集中，6石棉粒影响。 2、 高硅氧玻璃的制造原理是什么？ 答：高硅氧玻璃是利用

11、Si02B203Na20玻璃组成的B区易于分相的特点来制造的。选取B区域中适当组成，按一般玻璃生产方法制出半成品。将其在600左右热处理一段时间后使其分相，分相后这种玻璃就分离为高Na20B203相和高Si02相。玻璃分相后经退火处理，而后用酸溶液与Na20B203相反应。反应产生的生成物用弱碱和清水洗去，此时制品就成为高Si02相的多孔质玻璃了。此后再经1200左右的烧结，即可制成高硅氧玻璃制品。 3、 如何防止高硼硅仪器玻璃的分相？ 答：1选择良好的化学成分，B2O3含量小于13%，Na2O含量小于6%,Al2O3含量小于2%时，玻璃分相倾向下，尤其Al2O3有强烈抑制分相的作用，2确定良

12、好的热处理方法，最高退火温度不高于580C，保温时间不超过20分钟，反复退火次数不能超过两次。影响保温瓶效果的因素：1排气的温度不符合规定，2石棉粒吸附的水分在干燥时未完全排除3镀银质量不良4瓶口不圆5应力集中6石棉粒影响。 第六章 光学玻璃1、对光学玻璃有些什么基本要求？ 答：1、特定的光学常数和同一批玻璃的光学常数的一致性。2、高度的透明性。3、高度的物化均匀性。4、一致的化学稳定性。5、一定的热性质及机械性质。 2、什么是选择性吸收型玻璃、截止型玻璃、中性(暗色)玻璃？ 答：1选择性吸收型玻璃，此类玻璃只透过或吸收某一个或某几个波段的光。2截止型玻璃，这类玻璃在某一波段上“截止”，即小于

13、此波长的光不透过，大于此波长的光，透过率迅速上升到最大值。这个波长通常称为截短波极限。3中性(暗色)玻璃，此类玻璃对可见光各波段能无选择地均匀吸收，呈暗灰色。第七章 微晶玻璃1、试述微晶玻璃的强化方法。 答：1表面涂层。在具有膨胀系数的微晶玻璃表面，用膨胀系数低的玻璃在高温下涂盖一薄层，冷却以后，因两者膨胀系数的差别，涂层产生压应力，微晶玻璃本体产生张应力，涂层的压应力将提高制品的强度，强度可提高2-4倍，这种方法只适合用于膨胀系数大的微晶玻璃。2离子交换，离子交换可以在熔融盐液中进行，也可以在盐的气体中进行，使玻璃中离子与盐中粒径大的离子交换,从而在微晶玻璃表面产生应压力层起强化作用.用于离

14、子交换的盐类一般常用的有氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、硫酸钠、硫酸锂等，离子交换的温度在550850，交换时间为448小时。 2、 简述微晶玻璃核化与晶化的基本原理。 答：微晶玻璃结晶过程中的核化和晶化，多数是属于非晶相核化和非晶相晶化的类型。其基本原理是：加入玻璃配料中的成核剂，在玻璃熔至过程中，均匀的溶解于熔融体中，当玻璃出子啊析晶温度区间时，成核剂能降低玻璃晶相生成所需要的能量，核化就可以在较低温度下进行。（特点是核化与晶化在整个玻璃体中均匀进行，新晶相在成核剂上附析，长大成为细小的晶体） 陶瓷1. 氧化铝陶瓷制备时，原料必须进行预烧，预烧的目的是什么，怎么进行预烧？答：预烧可使-Al2O3

15、全部变成-Al2O3 减少烧成收缩。因为由-Al2O3 向-Al2O3 转化，伴随有13%的体积收缩。此外预烧还可以 排除氧化铝原料中的氧化钠，提高原料的纯度及产品质量。 工业Al2O3 预烧通常要加入适量的添加剂物，如H3BO3 、NH4F、AlF3 等，加入量一般为0.3%3%。预烧质量与预烧温度有关。预烧温度偏低，就不能完全转变成-Al2O3 ，若预烧温度过高，就发生烧结，不易粉碎，且活性降低。采用H3BO3 添加物，预烧温度在140014500C左右，保温在23h。 如果采用NH4F添加物，则预烧温度为12500C，保温12h此外，气氛对Al2O3 预烧质量影响也很大。温度在14500C以下，在不同气氛中预烧Al2O3，其中Na2O的含量也不相同。 2. 生物陶瓷材料必须具备哪些条件？ 答： 生物相容性； 力学相容性； 与生 物组织有优异的亲和性； 抗血栓； 灭 菌性； 具有很好的物理、化学稳定性。 3. 制取多孔性的磷酸三钙降解材料有哪些方法？答：磷酸三钙晶体的制备方法目前主要有沉淀法、固相反应法、醇化合物法、前躯体法等。4. 吸收性生物陶瓷应具备哪些特点？ 答：性能优良的吸收性生物陶瓷应具备： 溶解作用可由正常的新陈代谢过程所控制。 能在合适的时间内完成特定的功能要求。 其吸收过程不会显著地妨碍被正常的健康组 织所取代的过程等特点。5. 为了保证透明陶瓷的