第第1 1章 玻璃的结构与组成章 玻璃的结构与组成1.11.1 玻璃的定义与通性 玻璃的定义与通性1.21.2 玻璃结构 玻璃结构 1.31.3 单元系玻璃 单元系玻璃1.41.4 硅酸盐玻璃结构 硅酸盐玻璃结构1.51.5 玻璃结构中阳离子的分类（自学） 玻璃结构中阳离子的分类（自学）1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史( (自学自学) ) 1.1 玻璃的定义与通性 玻璃的定义与通性1.1.1 玻璃的定义（理解） 玻璃的定义（理解）1.1.2 玻璃的通性（掌握） 玻璃的通性（掌握）1.1.1 玻璃的定义（理解） 玻璃的定义（理解）玻璃由熔体过冷所得，因黏度逐渐增大而具有玻璃由熔体过冷所得，因黏度逐渐增大而具有固体机械性能的无定形物体固体机械性能的无定形物体玻璃态是物质的一种存在状态，是熔融、冷却、玻璃态是物质的一种存在状态，是熔融、冷却、固化的非结晶的无定形物，是过冷的液体固化的非结晶的无定形物，是过冷的液体玻璃态玻璃态玻璃材料玻璃材料玻璃制品玻璃制品指物质的一种结构指物质的一种结构用作结构、功能和新材料的玻璃用作结构、功能和新材料的玻璃指玻璃器皿、玻璃瓶罐等指玻璃器皿、玻璃瓶罐等广义广义狭义狭义 1.1.2 玻璃的通性（掌握） 玻璃的通性（掌握）¤各向同性：玻璃态物质的质点排列是无规则的，各向同性：玻璃态物质的质点排列是无规则的，是统计均匀的，其物理化学性质在是统计均匀的，其物理化学性质在任何方向都是相同的。
任何方向都是相同的¤介稳性：玻璃制品由熔体急剧冷却而得到，因介稳性：玻璃制品由熔体急剧冷却而得到，因T↓T↓而黏度而黏度↑ ↑ ↑ ，质点来不及作有规则，质点来不及作有规则排列形成晶体，没有放出结晶潜热排列形成晶体，没有放出结晶潜热¤无固定熔点：玻璃态（制品）物质由固体转变无固定熔点：玻璃态（制品）物质由固体转变为液体是在一定的温度区域内进为液体是在一定的温度区域内进行的（软化温度范围），并且没行的（软化温度范围），并且没有新的晶体生成有新的晶体生成1.1 玻璃的定义与通性 玻璃的定义与通性 ¤性质性质变化的可逆性：玻璃制品从熔体状态冷却变化的可逆性：玻璃制品从熔体状态冷却（或相反加热）过程中，（或相反加热）过程中，可以多次进行，其物理化可以多次进行，其物理化学性质产生逐渐和连续的学性质产生逐渐和连续的变化，而且是可逆的，并变化，而且是可逆的，并且没有新相生成且没有新相生成¤性质变化的连续性：玻璃的性质（在一定范围性质变化的连续性：玻璃的性质（在一定范围内）随成分发生连续和逐内）随成分发生连续和逐渐变化1.1 玻璃的定义与通性 玻璃的定义与通性 1.2 玻璃结构 玻璃结构• 概念 概念( (掌握）掌握）• 晶子学说（理解） 晶子学说（理解）• 无规则网络学说（理解） 无规则网络学说（理解）1.2.1 玻璃结构（掌握） 玻璃结构（掌握）指玻璃内部的离子或原子在空间的几何配置以指玻璃内部的离子或原子在空间的几何配置以及它们在玻璃内部中形成的结构形成体。
及它们在玻璃内部中形成的结构形成体 1.2.2 晶子学说（理解） 晶子学说（理解）☺ 玻璃结构是由无数玻璃结构是由无数“晶子晶子 ”所组成☺ 晶子晶子是具有是具有晶格变形的晶格变形的有序排列区域有序排列区域，分，分布在布在无定形的介质无定形的介质中，从晶子部分到无定中，从晶子部分到无定形部分是逐步过渡的，两者之间无明显界形部分是逐步过渡的，两者之间无明显界线强调强调玻璃结构的玻璃结构的近程近程有序性、不均匀性有序性、不均匀性和不连续性和不连续性1.2 玻璃结构 玻璃结构 1.2.31.2.3 无规则网络学说（理解） 无规则网络学说（理解）• 主要描述 主要描述离子－共价化合物离子－共价化合物玻璃的结构玻璃的结构即即形成形成阴离子阴离子为多面体（三角和四面体），为多面体（三角和四面体），多面体之间以顶角相连而形成三维空间连续多面体之间以顶角相连而形成三维空间连续的网络，但其排列是无序的，的网络，但其排列是无序的，• 氧化物 氧化物A Am mO On n能形成玻璃应具备的条件：能形成玻璃应具备的条件：♥ ♥ 一个氧离子最多同两个阳离子 一个氧离子最多同两个阳离子A A相结合相结合♥ ♥ 围绕一个阳离子 围绕一个阳离子A A的氧离子数为的氧离子数为3 3－－4 4个个♥ ♥ 网络中这些氧多面体以顶角相连 网络中这些氧多面体以顶角相连♥ ♥ 每个多面体中至少有 每个多面体中至少有3 3个氧离子与相邻的个氧离子与相邻的 多面体形成三维空间发展的无规则连续 多面体形成三维空间发展的无规则连续 网络网络1.2 玻璃结构 玻璃结构 能形成玻璃，所组成的多面体为网络的结构单元。
能形成玻璃，所组成的多面体为网络的结构单元未能满足上述条件的氧化物（未能满足上述条件的氧化物（R2O和和RO)只能作为只能作为网络外体，处于网络之外，填充在网络的空隙中网络外体，处于网络之外，填充在网络的空隙中•石英玻璃的基本结构单元是石英玻璃的基本结构单元是硅氧四面体，硅氧四面体，在在空间形成空间形成三维空间网络三维空间网络，其排列是无序的，，其排列是无序的，缺乏对称性和周期性的重复缺乏对称性和周期性的重复•硼酸盐、磷酸盐玻璃：结构单元为硼氧三角体硼酸盐、磷酸盐玻璃：结构单元为硼氧三角体[BO3]、磷氧四面体、磷氧四面体[PO4]，无序二维空间网络无序二维空间网络图图1－－51.2 玻璃结构 玻璃结构 1.2 玻璃结构 玻璃结构 无规则网络学说：无规则网络学说：强调了玻璃中强调了玻璃中多面体相互间排列多面体相互间排列的连续性、均匀性和无序性方面的连续性、均匀性和无序性方面晶子学说：晶子学说：强调玻璃的近程有序性，不均匀性和不强调玻璃的近程有序性，不均匀性和不连续性方面连续性方面玻璃物质的结构特点是：玻璃物质的结构特点是：短程有序短程有序和和长程长程无序无序宏观上玻璃主要表现为无序、均匀。
宏观上玻璃主要表现为无序、均匀和连续性；而微观上以体现出有序、微不和连续性；而微观上以体现出有序、微不均匀和不连续性均匀和不连续性结论结论1.2 玻璃结构 玻璃结构 1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃1.3.1 石英玻璃结构 石英玻璃结构1.3.2 氧化硼玻璃结构 氧化硼玻璃结构1.3.3 五氧化二磷玻璃结构 五氧化二磷玻璃结构掌握结构特点掌握结构特点1.3.1 石英玻璃结构 石英玻璃结构•仅由仅由SiO2组成，基本结构单元硅氧四面体组成，基本结构单元硅氧四面体[SiO4];•硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的硅原子位于四面体的中心，氧原子位于四面体的 顶角； 顶角；•O-Si-O键角键角120-180°，，Si-O键是极性共价健，键键是极性共价健，键 强大，离子与共价各占 强大，离子与共价各占50%；；•硅氧四面体正负电荷重心重合，不带极性； 硅氧四面体正负电荷重心重合，不带极性； •硅氧四面体以顶角相连形成三维空间的架状结构；硅氧四面体以顶角相连形成三维空间的架状结构；玻璃结构：玻璃内部微观质点聚积和连接方式玻璃结构：玻璃内部微观质点聚积和连接方式 (a)图图1-6（（a）相邻两硅氧四面体之间的）相邻两硅氧四面体之间的Si-O-Si键角分布示意图键角分布示意图（（b）石英玻璃与方石英晶体）石英玻璃与方石英晶体Si-O-Si键角分布曲线键角分布曲线1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 架状结构特点：稳定牢固架状结构特点：稳定牢固石英玻璃性能表现：石英玻璃性能表现：黏度及机械强度高、热膨胀系数小、耐热、黏度及机械强度高、热膨胀系数小、耐热、介电性能和化学稳定性好。
介电性能和化学稳定性好结论：结论：• 一般硅酸盐玻璃中 一般硅酸盐玻璃中SiO2含量愈大，上面含量愈大，上面石英玻璃所表现的性能就愈好；石英玻璃所表现的性能就愈好；• 石英玻璃内部空旷，在高温高压下，有 石英玻璃内部空旷，在高温高压下，有明显的透气性，可作功能材料明显的透气性，可作功能材料1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 1.3.2 氧化硼玻璃结构 氧化硼玻璃结构• 由硼氧三角体 由硼氧三角体[BO3]组成，组成， [BO3]是平面三是平面三角形结构单元；角形结构单元；• B-O键是极性共价键，其共价键占键是极性共价键，其共价键占56%，键，键强强119cal/mol，，[BO3]正负电荷重心重合，不带正负电荷重心重合，不带极性；极性；• 低温时，该玻璃结构由桥氧连接的硼氧三角 低温时，该玻璃结构由桥氧连接的硼氧三角体和硼氧三元环形成向空间发展的层状网络，体和硼氧三元环形成向空间发展的层状网络，而较高温度形成链状结构图而较高温度形成链状结构图1－－81.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 图图1-8 B2O3玻璃在不同温度下的结构模型玻璃在不同温度下的结构模型硼硼氧氧层状 链状层状 链状1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 层状结构特点：分子间引力（范德华力）层状结构特点：分子间引力（范德华力）单组分硼氧玻璃性能表现：单组分硼氧玻璃性能表现：软化点低（约软化点低（约450℃℃），化学稳定性差，），化学稳定性差，热膨胀系数大，没实用价值。
热膨胀系数大，没实用价值1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 1.3.3 五氧化二磷玻璃结构 五氧化二磷玻璃结构• 基本结构单元是磷氧四面体 基本结构单元是磷氧四面体[PO4]，有一个键能较高的双键；，有一个键能较高的双键；• [PO4]中的中的P-O-P键角为键角为140°，其，其结构不对称结构不对称• P2O5结构是层状，层间由范德华力结构是层状，层间由范德华力图图1－－9P2O5玻璃性质表现：玻璃性质表现：黏度小，化学稳定性差，热膨胀系数大黏度小，化学稳定性差，热膨胀系数大图图1-9 P4O10分子结构构示意图分子结构构示意图磷；磷；氧氧1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 1.3 1.3 单元系统玻璃 单元系统玻璃 1.41.4 硅酸盐玻璃结构 硅酸盐玻璃结构1.4.1 碱硅酸盐玻璃结构 碱硅酸盐玻璃结构1.4.2 钠钙硅玻璃结构 钠钙硅玻璃结构掌握掌握1.4.1 碱硅酸盐玻璃结构（掌握） 碱硅酸盐玻璃结构（掌握）过程：在石英玻璃中加入过程：在石英玻璃中加入R R2 2O O，，Si/OSi/O比值降低，比值降低，有非桥氧出现如下图所示有非桥氧出现如下图所示—Si—O—Si—Si O- R+ 桥氧桥氧非桥氧非桥氧 图图1-111-11 氧化钠与硅氧四面体间作用的示意图 氧化钠与硅氧四面体间作用的示意图1.41.4 硅酸盐玻璃结构 硅酸盐玻璃结构 结果：非桥氧的出现使硅氧网络断裂；其过剩电结果：非桥氧的出现使硅氧网络断裂；其过剩电荷为碱金属离子所中和；硅氧四面体失取荷为碱金属离子所中和；硅氧四面体失取原有的完整性和对称性，使玻璃结构减弱原有的完整性和对称性，使玻璃结构减弱和疏松。
和疏松碱硅酸盐玻璃的性能表现：碱硅酸盐玻璃的性能表现：玻璃结构疏松，物理、化学性能变坏，表玻璃结构疏松，物理、化学性能变坏，表现为黏度变小，热膨胀系数上升，机械强现为黏度变小，热膨胀系数上升，机械强度、化学稳定性和透紫外性能下降度、化学稳定性和透紫外性能下降碱含量愈大，性能变坏愈严重碱含量愈大，性能变坏愈严重结论：二元碱硅玻璃无实用价值结论：二元碱硅玻璃无实用价值1.41.4 硅酸盐玻璃结构 硅酸盐玻璃结构 1.4.2 钠钙硅玻璃结构（掌握） 钠钙硅玻璃结构（掌握）起因：在二元碱硅玻璃中加入起因：在二元碱硅玻璃中加入CaO把CaO引入二元R2O-SiO2玻璃中将产生两种作用：一是提供游离氧，使骨架连续程度下降；一是提供游离氧，使骨架连续程度下降；二是二是Ca2+处于原断键处，把网络断裂处修补起来处于原断键处，把网络断裂处修补起来 Si O- Ca2+ O- Si积聚作用积聚作用结论：当结论：当CaO含量较少时，后者作用大于前者，含量较少时，后者作用大于前者，使玻璃的理化性能得以改善使玻璃的理化性能得以改善说明：大多数实用玻璃都是以钠钙硅玻璃为基础的说明：大多数实用玻璃都是以钠钙硅玻璃为基础的 玻璃。
为了改善其性能，须加少量的 玻璃为了改善其性能，须加少量的Al2O3 和 和MgO1.41.4 硅酸盐玻璃结构 硅酸盐玻璃结构 1.51.5 玻璃结构中阳离子的分类（掌握） 玻璃结构中阳离子的分类（掌握）按按阳离子（元素）阳离子（元素）与与氧氧结合的单键强度大小结合的单键强度大小和生成玻璃能力，分三类和生成玻璃能力，分三类网络生成体氧化物的阳离子网络生成体氧化物的阳离子网络外体氧化物阳离子网络外体氧化物阳离子中间体氧化物阳离子中间体氧化物阳离子1 网络生成体氧化物阳离子 网络生成体氧化物阳离子能单独生成玻璃，能形成自己独立的网络体系，能单独生成玻璃，能形成自己独立的网络体系，阴阳离子键为共价、离子混合键，阳离子配位阴阳离子键为共价、离子混合键，阳离子配位数为数为3或或4，阴离子配位数为，阴离子配位数为2，配位多面体一般，配位多面体一般以顶角相连以顶角相连 2 网络外体氧化物阳离子 网络外体氧化物阳离子不能单独生成玻璃，不参加网络，处于网络之不能单独生成玻璃，不参加网络，处于网络之外，氧化物为离子键，单键强度小，配位数大外，氧化物为离子键，单键强度小，配位数大于或等于于或等于6，即可提供游离氧起，即可提供游离氧起“断网作用断网作用”，，又可使断网的积聚者。
又可使断网的积聚者说明：当阳离子的场强较小时，主要是断网作用说明：当阳离子的场强较小时，主要是断网作用 当阳离子的场强较大时，主要是积聚作用 当阳离子的场强较大时，主要是积聚作用表表1－－11.51.5 玻璃结构中阳离子的分类 玻璃结构中阳离子的分类 K＝1K＝0.7K＝0.3K＝0K＝-1离子Z/r2离子Z/r2离子Z/r2离子Z/r2离子Z/r2K+0.52Ca2+1.67Li+1.65Ti4+9.8Be2+20Na+0.83Sr2+1.15Mg2+2.9Ga3+7.8Al3+10Ba2+0.91Cd2+1.89Zn2+3.3Pb2+1.0La3+2.80表表1-1 各种氧化物给出游离氧的本领（ 各种氧化物给出游离氧的本领（K））1.51.5 玻璃结构中阳离子的分类 玻璃结构中阳离子的分类 3 中间体氧化物阳离子 中间体氧化物阳离子不能单独生成玻璃，其作用处于网络生成体和网不能单独生成玻璃，其作用处于网络生成体和网络外体之间，氧化物键强主要为离子键，单键强络外体之间，氧化物键强主要为离子键，单键强度介于网络生成体和网络外体之间，配位数一般度介于网络生成体和网络外体之间，配位数一般为为6，即可提供游离氧起，即可提供游离氧起“断网作用断网作用”，又可使，又可使补网的作用。
补网的作用说明：当配位数为说明：当配位数为6 6时，断网作用时，断网作用 当配们数夺取游离氧后由 当配们数夺取游离氧后由6 6变为变为4 4时，补网时，补网作用作用积聚作用增强积聚作用增强1.51.5 玻璃结构中阳离子的分类 玻璃结构中阳离子的分类 氧化物分类氧化物分类单键强度单键强度 (kcal)(kcal)常见配位数常见配位数常见氧化物常见氧化物网络形成体网络形成体>80>803 3或或4 4SioSio2 2 B B2 2O O3 3 P P2 2O O5 5 GeOGeO2 2 AsAs2 2O O3 3 网络外体网络外体<60<60≥6≥6LiLi2 2O NaO Na2 2O KO K2 2O O CaO SrO BaOCaO SrO BaO中间体中间体>60>60且且<80<804 4 或或≥≥6 6BeO MgO ZnO BeO MgO ZnO AiAi2 2O O3 3TiOTiO2 2GaGa2 2O O3 31.51.5 玻璃结构中阳离子的分类 玻璃结构中阳离子的分类 1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用1.6.1 碱金属氧化物的作用（掌握） 碱金属氧化物的作用（掌握）1.6.2 二价金属氧化物的作用（理解） 二价金属氧化物的作用（理解）1.6.3 R2O3的作用（理解）的作用（理解）1.6.1 碱金属氧化物的作用（掌握） 碱金属氧化物的作用（掌握）Li2O、、Na2O、、K2ONa2OK2O主要是提供游离氧，起断网作用，主要是提供游离氧，起断网作用，使结构疏松，降低玻璃熔化温度，使结构疏松，降低玻璃熔化温度，使许多理化性能变坏使许多理化性能变坏K+半径较大，场强大，与氧结合力较弱，则半径较大，场强大，与氧结合力较弱，则K2O给出游离氧的能力最大，依次是给出游离氧的能力最大，依次是Na2O、、Li2O Li2OLi+场强比场强比K+、、Na+大，起积聚作用大，起积聚作用取代取代在低硅玻璃中，用在低硅玻璃中，用Li2O取代等量的取代等量的Na2O或或K2O，可以强化玻璃结构，，可以强化玻璃结构，使玻璃性能得以改善。
使玻璃性能得以改善Li+在高温时在高温时有很强极化能力，能减弱有很强极化能力，能减弱Si-O键的作键的作用，即有强烈的助熔作用用，即有强烈的助熔作用混合碱效应混合碱效应在二元的碱硅玻璃中，保持碱金属氧在二元的碱硅玻璃中，保持碱金属氧化物含量不变，用一种碱金属氧化物化物含量不变，用一种碱金属氧化物逐步取代另一种碱金属氧化物时，玻逐步取代另一种碱金属氧化物时，玻璃的性质不是呈现直线变化，而是出璃的性质不是呈现直线变化，而是出现明显的极值，这一效应称现明显的极值，这一效应称~ ~1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 1.6.2 二价金属氧化物的作用（理解） 二价金属氧化物的作用（理解）二类二类一是碱土金属氧化物一是碱土金属氧化物(BeO、、MgO、、CaO、、SrO、、BaO)，属惰性气体型阳离子；，属惰性气体型阳离子；二是二是ZnO、、CdO、、PbO非惰性气体阳离子；非惰性气体阳离子；CaO属网络外体，配位数一般为属网络外体，配位数一般为6，高温时，高温时Ca2+聚积作用弱，而极化力强，使玻璃聚积作用弱，而极化力强，使玻璃的高温粘度降低，随温度降低，极化力的高温粘度降低，随温度降低，极化力降低，积聚作用增强，粘度迅速增大。
降低，积聚作用增强，粘度迅速增大它能提高玻璃黏度对温度的变化率（料它能提高玻璃黏度对温度的变化率（料性），即使玻璃的料性变短，但当性），即使玻璃的料性变短，但当CaO含量太高时，由于含量太高时，由于Ca2+的积聚作用，使玻的积聚作用，使玻璃的析晶增大，脆性也增大璃的析晶增大，脆性也增大1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 MgO有有4或或6配位，但一般是八面体，属网络外体配位，但一般是八面体，属网络外体若若R2O含量较多，而不存在含量较多，而不存在Al2O3、、B2O3时，时，形成形成[MgO4]而进入网络，使结构疏松，密度而进入网络，使结构疏松，密度和强度下降和强度下降在钠钙硅玻璃中，以在钠钙硅玻璃中，以MgO取代部分取代部分CaO，可，可降低玻璃的析晶能力与延长玻璃料性降低玻璃的析晶能力与延长玻璃料性MgOMgO玻璃在水或碱液的作用下，易产生脱片玻璃在水或碱液的作用下，易产生脱片现象BaO网络外体，其场强最小，极化能力弱，作用网络外体，其场强最小，极化能力弱，作用介于介于RO与与R2O之间能增加玻璃的折射率、密度和化稳性，有能增加玻璃的折射率、密度和化稳性，有助熔作用，对耐火材料有侵蚀作用，含量助熔作用，对耐火材料有侵蚀作用，含量高时易产生二次气泡。
高时易产生二次气泡1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 ZnO处于八面体形成处于八面体形成[ZnO6]，也有四面体，也有四面体[ZnO4],其含量随碱金属的增大而增大其含量随碱金属的增大而增大形成形成[ZnO4]时结构比较疏松，则玻璃的密度时结构比较疏松，则玻璃的密度和折射率小，而形成和折射率小，而形成[ZnO6]时结构致密，则时结构致密，则密度和折射率大密度和折射率大能适当提高玻璃耐碱性，但过多将增大玻璃能适当提高玻璃耐碱性，但过多将增大玻璃的析晶能力的析晶能力PbO自学自学1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 1.6.3 R2O3的作用（的作用（ B2O3 、、 Al2O3）） （理解）（理解）B2O3网络形成体在玻璃中以网络形成体在玻璃中以[BO3]和和[BO4]，，[BO4]比例越高，结构越牢固比例越高，结构越牢固能降低高温粘度，有利于澄清少量时能降低高温粘度，有利于澄清少量时能提高热稳定性和机械强度，改善玻璃能提高热稳定性和机械强度，改善玻璃的光泽和降低膨胀系数当含量高时，的光泽和降低膨胀系数当含量高时，[BO3][BO3]比例增大，出现反常现象，使性能比例增大，出现反常现象，使性能变坏。
变坏1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 Al2O3中间体氧化物有中间体氧化物有4、、6两种配位玻璃两种配位玻璃中游离氧较少时，形成铝氧八面体中游离氧较少时，形成铝氧八面体[AlO6]处于网络空隙中处于网络空隙中在钠钙硅玻璃中引入少量的在钠钙硅玻璃中引入少量的Al2O3，，Al3+夺夺取非桥氧形成取非桥氧形成[AlO4]进入硅氧网络，把原进入硅氧网络，把原来由来由R2O断开的网络重新连接，使结构得断开的网络重新连接，使结构得以加强降低玻璃的析晶倾向，提高化稳性、热降低玻璃的析晶倾向，提高化稳性、热稳性和机械强度但提高高温黏度稳性和机械强度但提高高温黏度1.61.6 各种氧化物在玻璃中的作用 各种氧化物在玻璃中的作用 1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史1.7.1 热历史的概念（掌握） 热历史的概念（掌握）1.7.2 玻璃在转变温度区的结构、性能的变化规律（掌握） 玻璃在转变温度区的结构、性能的变化规律（掌握）1.7.3 热历史对性能的影响（掌握） 热历史对性能的影响（掌握）1.7.11.7.1 热历史的概念（掌握） 热历史的概念（掌握）玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退火温度区域的经历。
火温度区域的经历热历史热历史结构状态结构状态外部性质外部性质 1.7.21.7.2 玻璃在转变温度区的结构、性能的变化规律（掌握） 玻璃在转变温度区的结构、性能的变化规律（掌握）概念概念玻璃没有固定的熔点从典型的液态逐步玻璃没有固定的熔点从典型的液态逐步转变为具有固体各项性质的物体，是在一转变为具有固体各项性质的物体，是在一定的温度范围内完成的，这一区域称定的温度范围内完成的，这一区域称转变转变温度区温度区Tf－转变温度上限，即膨胀软化温度－转变温度上限，即膨胀软化温度Tg－转变温度下限，即转变温度－转变温度下限，即转变温度转变区特征转变区特征温度低，黏度较大，结构重排，某些温度低，黏度较大，结构重排，某些性能出现明显的连续反常变化性能出现明显的连续反常变化1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 三个温度范围三个温度范围（（1））Tf点以上点以上玻璃温度高，黏度小，质点容易流动，结构调整玻璃温度高，黏度小，质点容易流动，结构调整几乎与温度变化同步进行温度变化快慢对玻璃几乎与温度变化同步进行温度变化快慢对玻璃结构及性能影响不大结构及性能影响不大图1-31 玻璃在转变温度范 围内的性能变化 TgTf温度温度dG/dT或或d2G/dT2GdG/dTd2G/dT21.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 （（2））Tg点以下点以下玻璃已具有固态物质的特征，黏度极大，质点移玻璃已具有固态物质的特征，黏度极大，质点移动速度极低。
温度的变化导致的结构调整和性能动速度极低温度的变化导致的结构调整和性能的影响已相当小的影响已相当小说明说明Tg点附近的温度范围内，玻璃内部结构集点附近的温度范围内，玻璃内部结构集团仍有一定的永久性位移能力，如在该温团仍有一定的永久性位移能力，如在该温度范围内长时间保温，则可消除以往产生度范围内长时间保温，则可消除以往产生的内应力，这一区域称为的内应力，这一区域称为退火区退火区1012～～1013.5（（Pa· S)(3) Tg～～Tf之间之间黏度介于上述之间，质点可以适当的移动如黏度介于上述之间，质点可以适当的移动如保温，结构与温度趋于平衡的时间较短，温度保温，结构与温度趋于平衡的时间较短，温度变化快慢对玻璃结构状态以及对结构敏感的性变化快慢对玻璃结构状态以及对结构敏感的性能都有影响能都有影响说明说明玻璃的热历史主要指这一温度范围的热历史玻璃的热历史主要指这一温度范围的热历史1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 1.7.31.7.3 热历史对性能的影响 热历史对性能的影响（（密度、黏度、热膨胀系数密度、黏度、热膨胀系数））（（1 1）密度（急冷、慢冷））密度（急冷、慢冷）☯ ☯ 当玻璃急冷时，迅速越过当玻璃急冷时，迅速越过Tg～～Tf区间，质区间，质点来不及取得其平衡位置，结构尚未达到平衡点来不及取得其平衡位置，结构尚未达到平衡状态，质点之间间距较大，状态，质点之间间距较大，表现为分子体积大，表现为分子体积大，结构疏松。
结构疏松则密度小则密度小☯ ☯ 当慢冷时，在该区域停留了足够的时间，当慢冷时，在该区域停留了足够的时间，质点有足够的时间进行调整接近结构的平衡状质点有足够的时间进行调整接近结构的平衡状态表现为分子体积较小，结构较为致密表现为分子体积较小，结构较为致密则则密度大密度大同一组成玻璃同一组成玻璃退火退火淬火淬火（掌握）（掌握）1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 ☯ ☯ 两种同时在两种同时在520520℃℃保温，淬火玻璃密度随时间增保温，淬火玻璃密度随时间增加而增加，退火玻璃下降，最后其平衡密度为加而增加，退火玻璃下降，最后其平衡密度为2.5215g/cm3,此时，结构达到平衡此时，结构达到平衡1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 （（2 2）黏度）黏度对硅酸盐玻璃急冷样品和对硅酸盐玻璃急冷样品和预先退火（预先退火（437.8℃℃），同），同在在486.7℃℃保温，则时间保温，则时间↑↑而黏度而黏度↑↑和黏度和黏度↓↓，最后，最后共同趋于平衡共同趋于平衡3 3）热膨胀系数）热膨胀系数退火玻璃在＞退火玻璃在＞Tg温度以温度以上时，热膨胀系数迅速增上时，热膨胀系数迅速增大，直至大，直至Tf温度为止。
淬温度为止淬火玻璃有不同变化曲线火玻璃有不同变化曲线1.71.7 玻璃的热历史 玻璃的热历史 第第2 2章 玻璃的黏度及表面性质章 玻璃的黏度及表面性质2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度2.1.1 概念（熟悉） 概念（熟悉）2.1.2 黏度与温度的关系（掌握） 黏度与温度的关系（掌握）2.1.3 黏度与熔体结构的关系（掌握） 黏度与熔体结构的关系（掌握）2.1.4 黏度与玻璃组成的关系（掌握） 黏度与玻璃组成的关系（掌握）2.1.5 黏度参考点（熟悉） 黏度参考点（熟悉）2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质 黏度又称黏滞系数黏度又称黏滞系数，是流体抵抗流动的量度是流体抵抗流动的量度2.1.12.1.1 概念（熟悉） 概念（熟悉）黏滞流动：在外力作用下，玻璃液中的结构组黏滞流动：在外力作用下，玻璃液中的结构组份份(离子或离子基团）发生流动，如离子或离子基团）发生流动，如该流动以占据结构空位的方式来进该流动以占据结构空位的方式来进行的，称～行的，称～发生黏滞流动的条件：外力＞内磨擦阻力发生黏滞流动的条件：外力＞内磨擦阻力式中：式中：η η为黏度，单位为为黏度，单位为PaPa· s2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 •所有实用硅酸盐玻璃，其黏度随温度的变化规所有实用硅酸盐玻璃，其黏度随温度的变化规律属于同一类型。
律属于同一类型•在在η η ＝＝1010－－10101111PaPa· S S范围内，粘度由温度及化范围内，粘度由温度及化学组成所决定；学组成所决定；•在在η η ＝＝10101111－－10101414PaPa· S S范围内，粘度与时间有关范围内，粘度与时间有关2.1.22.1.2 黏度与温度的关系（掌握） 黏度与温度的关系（掌握）注：生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢注：生产上常把玻璃的粘度随温度变化的快慢称为玻璃的料性粘度随温度变化快的玻称为玻璃的料性粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 图中分三个温度区图中分三个温度区A区：温度较高，表现为典型区：温度较高，表现为典型的黏性液体，其弹性性的黏性液体，其弹性性质近于消失黏度决定质近于消失黏度决定于玻璃的组成和温度于玻璃的组成和温度B区：（转变区）黏度、弹性模量随温度的区：（转变区）黏度、弹性模量随温度的↓↓而而↑↑↑↑黏度与组成、温度和时间有关黏度与组成、温度和时间有关C区：温度区：温度↓↓而弹性模量而弹性模量↑↑，黏滞流动变得非常小黏滞流动变得非常小。
黏度决定于组成和温度，与时间无关黏度决定于组成和温度，与时间无关表表4－－12.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 ☺ 存在着大小不同的硅氧四面体群或络合阴离 存在着大小不同的硅氧四面体群或络合阴离子，它们在玻璃中存在着不同的结构，该结构与子，它们在玻璃中存在着不同的结构，该结构与温度有很大的关系温度有很大的关系2.1.32.1.3 黏度与熔体结构的关系（掌握） 黏度与熔体结构的关系（掌握）对硅酸盐熔体对硅酸盐熔体☺ 碱金属和碱土金属以离子状态存在，高温 碱金属和碱土金属以离子状态存在，高温时，它们较自由移动并且有减弱硅氧键的作用，时，它们较自由移动并且有减弱硅氧键的作用，则则η↓当当温度温度↓↓时，上述作用时，上述作用↓↓并且使硅氧四并且使硅氧四面体由小变大，则面体由小变大，则η↑η↑☺☺ 熔体中的硅氧四面体群有较大的空隙，可容纳 熔体中的硅氧四面体群有较大的空隙，可容纳小型的硅氧四面体群穿插活动高温时空隙较多、小型的硅氧四面体群穿插活动高温时空隙较多、大，有利用小型的穿插活动则大，有利用小型的穿插活动则η↓η↓2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 2.1.42.1.4 黏度与玻璃组成的关系（掌握） 黏度与玻璃组成的关系（掌握）氧硅比氧硅比键强键强离子极化离子极化结构对称性结构对称性配位数配位数（（1）氧硅比）氧硅比氧硅比大（如熔体中碱含量增大，游离氧增氧硅比大（如熔体中碱含量增大，游离氧增多），非桥氧多，网络结构不牢固，熔体黏多），非桥氧多，网络结构不牢固，熔体黏度减小；反之增大。
表度减小；反之增大表4－－3 ））2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 （（2 2）键强：在其它条件相同的前提下，粘度随阳离 ）键强：在其它条件相同的前提下，粘度随阳离 子与氧的键强增大而增大子与氧的键强增大而增大3 3）离子极化：离子极化力大的阳离子对桥氧的极化）离子极化：离子极化力大的阳离子对桥氧的极化力强，使得力强，使得Si Si－－O O键作用减弱，网络键作用减弱，网络结构易于调整与移动，使结构易于调整与移动，使η↓η↓R2O－－SiO2玻璃玻璃黏度按黏度按Li2O－－Na2O－－K2O依次递减依次递减说明说明非惰性气体型（外层电子数不充满）非惰性气体型（外层电子数不充满）阳离子的极化比惰性气体型的大阳离子的极化比惰性气体型的大2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 （（4）结构对称性：网络基本结构单元的结构不对称，）结构对称性：网络基本结构单元的结构不对称，可能在结构中存在缺陷或弱点，可能在结构中存在缺陷或弱点，使结构不稳定，粘度下降使结构不稳定，粘度下降5）配位数：）配位数：4配位形成四面体进入网络结构，使结配位形成四面体进入网络结构，使结构紧密，粘度增大其它配位时就从网构紧密，粘度增大。
其它配位时就从网络中分离出来，使黏度降低如络中分离出来，使黏度降低如B2O3和和A2O3B B2 2O O3 3当当B3＋＋是是4配位时形成配位时形成[BO4]时，黏度增大，而当时，黏度增大，而当6配配位形成八面体或位形成八面体或3配位形成三角体时，黏度降低配位形成三角体时，黏度降低2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度硼反常现象：硼反常现象：由硼离子配位数变化引起性能曲线上出由硼离子配位数变化引起性能曲线上出现转折的现象，称为现转折的现象，称为“硼反常现象硼反常现象” 总结总结 氧化物组成对玻璃粘度作用可归纳如下氧化物组成对玻璃粘度作用可归纳如下☺ SiO2 Al2O3 ZrO提高粘度提高粘度☺ K2O Na2O 降低粘度，降低粘度，Li2O高温时降高温时降低粘度，低温时增加粘度低粘度，低温时增加粘度☺ RO降低高温粘度，增加低温粘度降低高温粘度，增加低温粘度☺ PbO CdO Bi2O3 SnO等降低粘度等降低粘度碱土金属离子对黏度增大的顺序为：碱土金属离子对黏度增大的顺序为：2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 2.1.52.1.5 黏度参考点（熟悉） 黏度参考点（熟悉）粘度参考点：在玻璃温度－粘度曲线上，存在着粘度参考点：在玻璃温度－粘度曲线上，存在着一些有代表性的点。
一些有代表性的点1) 应变点： 应变点：η η＝＝101013.613.6，即应力在几小时内消除，即应力在几小时内消除的温度2) 转变点（ 转变点（Tg）：）： η＝＝1012.4Pa· S的温度3) 退火点： 退火点： η＝＝1012Pa· S的温度，应力在几分的温度，应力在几分钟内消除钟内消除4) 变形点： 变形点： η＝＝1010～～1011Pa· S的温度范围的温度范围5) 软化温度（ 软化温度（Tf）：）： η＝＝3×106～～1.5×107 Pa· S的温度范围，相当于操作温度的下限的温度范围，相当于操作温度的下限2.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 (6) 操作范围：相当于成形时玻璃液表面的温 操作范围：相当于成形时玻璃液表面的温度范围T上限上限～～T下限下限，， T上限上限指准备成形操指准备成形操作的温度；作的温度； T下限下限指成形时能保持制品形状指成形时能保持制品形状的温度；的温度；η η＝＝10103 3～～106.6Pa· S(7) 熔化温度： 熔化温度：η η＝＝10Pa10Pa· S(8) 自动机供料的黏度： 自动机供料的黏度：102～～103Pa· S表表4－－42.12.1 玻璃的黏度 玻璃的黏度 2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力2.2.1 表面张力的物理意义表面张力的物理意义度量：度量：玻璃与另一相（一般指空气）接触的相玻璃与另一相（一般指空气）接触的相分界面上，在恒温恒容下，增加一个单位表面分界面上，在恒温恒容下，增加一个单位表面时所做的功。
牛时所做的功牛/ /米或焦耳米或焦耳/ /米米2 2硅酸盐玻璃的表面张力一般在（硅酸盐玻璃的表面张力一般在（220220～～380380））××1010-3-3牛牛/ /米，比水大米，比水大3 3－－4 4倍，比熔融的盐类倍，比熔融的盐类大，与熔融的金属相近大，与熔融的金属相近2.2.1 表面张力的物理意义表面张力的物理意义2.2.2 表面张力的工艺意义表面张力的工艺意义2.2.3 表面张力与组成的关系表面张力与组成的关系2.2.4 表面张力力与温度、气氛和湿度的关系表面张力力与温度、气氛和湿度的关系熔融玻璃表面层的质点受到内部质点的作用而趋熔融玻璃表面层的质点受到内部质点的作用而趋向于熔体的内部，使表面有收缩的趋势，因此向于熔体的内部，使表面有收缩的趋势，因此玻玻璃液表面分子间存在着作用力，即表面张力璃液表面分子间存在着作用力，即表面张力 1、在澄清和均化阶段：在澄清和均化阶段：2、在成型过程中：在成型过程中：3、玻璃制品在烘口时：玻璃制品在烘口时：4、浮法平板玻璃生产时：浮法平板玻璃生产时：2.2.3 表面张力与组成的关系表面张力与组成的关系2.2.2 表面张力的工艺意义表面张力的工艺意义表面张力是由于排列在表面层（或相界面）表面张力是由于排列在表面层（或相界面）的质点受力不均衡引起的，则此力场相差愈的质点受力不均衡引起的，则此力场相差愈大，表面张力也愈大。
大，表面张力也愈大凡影响熔体质点间作用（键）力的因素，都凡影响熔体质点间作用（键）力的因素，都将直接影响表面张力的大小将直接影响表面张力的大小1 1、组成氧化物、组成氧化物2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力 1 1））SiO2SiO2：随：随SiO2↑SiO2↑，，O/Si↓O/Si↓，熔体复合阴离子团，熔体复合阴离子团愈大，则相互作用力愈大，则相互作用力↓↓，则这些复杂，则这些复杂阴离子部分被排挤到熔体表面层，阴离子部分被排挤到熔体表面层，σσ↓↓1 1、、组成氧化物组成氧化物2 2））R2OR2O：： R2O↑R2O↑，，O/Si ↑O/Si ↑，主要是断网，大集，主要是断网，大集团解集变小，作用力团解集变小，作用力↑↑，即，即σσ↑↑随粒子半径不同，粒子半径不同，σσ大小不同，大小不同， σ σ Li+Li+＞＞σ σ Na+Na+＞＞σσK+K+4 4））K2O K2O PbO PbO B2O3B2O3 Sb2O3Sb2O3使玻璃的使玻璃的σ↓σ↓3 3））Al2O3Al2O3、、CaOCaO、、MgOMgO、使玻璃的、使玻璃的σσ↑↑5 5））Cr2O3Cr2O3 V2O5V2O5 As2O3As2O3 MoO3MoO3 WO3 WO3 σ↓ ↓σ↓ ↓结论结论组成对表面张力的影响是通过改变熔体结构组成对表面张力的影响是通过改变熔体结构来实现的。
来实现的2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力 ⊙ ⅠⅠ类：非表面活性组份：一般是增加玻璃表类：非表面活性组份：一般是增加玻璃表面张力，面张力，符合加合性法则符合加合性法则⊙⊙ ⅡⅡ类：中间活性组份：加入量大时，可降低类：中间活性组份：加入量大时，可降低表面张力表面张力，不不符合加合性法则符合加合性法则⊙ ⅢⅢ类：难熔表面活性强的组份：有强的降低类：难熔表面活性强的组份：有强的降低表面张力的能力，表面张力的能力，不不符合加合性法则符合加合性法则总结总结依组成对表面张力的不同作用，将组依组成对表面张力的不同作用，将组成氧化物分为成氧化物分为见下表见下表2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力 2、熔体表面层组成及挥发作用、熔体表面层组成及挥发作用差异原因有差异原因有1）、由于表面氧化物的挥发由于表面氧化物的挥发2）、表面易吸附一些杂质，、表面易吸附一些杂质，σσ低的表面，更易低的表面，更易吸附杂质，使熔体的吸附杂质，使熔体的σ↓σ↓3）、外部某些材料的侵蚀）、外部某些材料的侵蚀2.2.4 2.2.4 表面张力与温度、气氛和湿度的关系表面张力与温度、气氛和湿度的关系1、、σσ与与T T的关系的关系σT＝＝ σ0（（1-bT））温度升高，质点热运动能增大，体积膨胀。
相温度升高，质点热运动能增大，体积膨胀相互作用力松驰，即互作用力松驰，即σ σ随温度的升高而降低，二随温度的升高而降低，二者几乎成线性关系者几乎成线性关系2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力 2、 σσ与气氛的关系与气氛的关系还原气氛下的表面张力比氧化气氛下大，还原气氛下的表面张力比氧化气氛下大，大约大大约大20%20%3、、 σσ与湿度的关系与湿度的关系低温时湿度影响较大低温时湿度影响较大 σ σ与非极性气体，如与非极性气体，如N N2 2 H H2 2 He He2 2等关系不大；而极化气体如等关系不大；而极化气体如H2OH2O汽、汽、 NH3NH3、、HClHCl等通常等通常σ↓σ↓2.22.2 玻璃的表面张力 玻璃的表面张力 2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质表面性质表面性质性能性能生产工艺生产工艺影响影响改变改变化稳性、机械能化稳性、机械能电性能、光学能电性能、光学能封接、蚀封接、蚀刻、镀银刻、镀银2.3.1 表面组成与结构 表面组成与结构2.3.2 表面离子交换 表面离子交换2.3.12.3.1 表面组成与结构 表面组成与结构玻璃内部：各离子间的作用力相平衡。
玻璃内部：各离子间的作用力相平衡玻璃表面：存在表面张力，表面活泼性增加玻璃表面：存在表面张力，表面活泼性增加结果结果表面组成与结构与玻璃内部的组成与结构表面组成与结构与玻璃内部的组成与结构有很大的差异有很大的差异现象现象 2.3.2 表面离子交换 表面离子交换如玻璃表面涂覆某些盐类或浸在某些如玻璃表面涂覆某些盐类或浸在某些盐类的熔融物中加热，玻璃表面某些盐类的熔融物中加热，玻璃表面某些场强小的一些一价正离子同熔盐中离场强小的一些一价正离子同熔盐中离子相互交换子相互交换目的目的玻璃表面上的一些较小离子让较大玻璃表面上的一些较小离子让较大离子置换，在其表面产生压应力，离子置换，在其表面产生压应力，以增加玻璃的机械强度以增加玻璃的机械强度反应反应现象现象2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质 交换后，表面压应力大小与以下因素有关交换后，表面压应力大小与以下因素有关（（1 1）交换离子半径比）交换离子半径比熔盐中交换离子半径越大，产生的压应力也熔盐中交换离子半径越大，产生的压应力也越大但只有电价相当和离子半径在同一数但只有电价相当和离子半径在同一数量级的离子才能顺利实现交换量级的离子才能顺利实现交换。
2 2）交换程度）交换程度玻璃的一价正离子被熔盐中离子交换越彻底，玻璃的一价正离子被熔盐中离子交换越彻底，产生的压应力就越大产生的压应力就越大3 3）热膨胀系数变化）热膨胀系数变化交换后的玻璃表面组成与结构都发生了变化，交换后的玻璃表面组成与结构都发生了变化，则膨胀系数也不一样，高温时表面层的膨胀则膨胀系数也不一样，高温时表面层的膨胀系数大于内部，则冷却后，表面压应力将额系数大于内部，则冷却后，表面压应力将额外增加2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质 （（4））表面结构重组表面结构重组由于表面产生应力，则玻璃产生结构重组由于表面产生应力，则玻璃产生结构重组而趋向内外一致，交换产生的应力减弱，而趋向内外一致，交换产生的应力减弱，甚至消失甚至消失5））压力层厚度压力层厚度应力松驰应力松驰决定于结构重组的速度，速度越快，决定于结构重组的速度，速度越快，应力消除越多应力消除越多影响压应力的一个主要因素产生的压力影响压应力的一个主要因素产生的压力层厚度要求达到层厚度要求达到30－－50µm，否则玻璃表，否则玻璃表面存在的微裂纹会穿透压力层到达内部，面存在的微裂纹会穿透压力层到达内部，使压力层失去作用。
使压力层失去作用2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质 总结总结上述因素与离子交换的温度及时间有关上述因素与离子交换的温度及时间有关• 温度高，离子扩散快，交换也快 温度高，离子扩散快，交换也快Tg点以下附近点以下附近• 交换时间越长，压力层的厚度越深， 交换时间越长，压力层的厚度越深，交换效果越好交换效果越好决定压应力大小及分决定压应力大小及分布的最关健两个参数布的最关健两个参数温度 时间温度 时间2.32.3 玻璃的表面性质 玻璃的表面性质 第3章 玻璃的力学性能及热学性能3.1 玻璃的力学性质3.2 玻璃的热学性质3.1 玻璃的力学性质3.1.1 玻璃的机械强度（掌握）3.1.2 玻璃的弹性（熟悉）3.1.3 玻璃的硬度和脆性（熟悉）3.1.4 玻璃的密度（掌握）3.1.1 玻璃的机械强度（掌握）1 理论强度与实际强度（掌握）2 玻璃材料的缺陷及其裂纹的扩展（熟悉）3 影响强度的主要因素（掌握） 玻璃的机械强度耐压抗折抗张抗冲击机械强度用玻璃所能承受的最大应力表示 理论强度：从不同理论角度来分析玻璃所能 承受的最大应力玻璃的机械强度特点：硬度高、耐压、抗折抗张不高、脆性大。
1 理论强度与实际强度（掌握）奥鲁凡（Orowan)假设理论强度弹性模量0.1-0.23.1 玻璃的力学性质 原因•玻璃的脆性、玻璃表面微裂纹、玻璃内部不均匀区及缺陷造成应力集中•表面微裂纹急剧扩展据测定1㎜2玻璃表面上约有300个微裂纹，深约5微米，宽0.01～0.02微米，光学显微镜分不出来2 玻璃材料的缺陷及其裂纹的扩展（熟悉）裂纹源形成：玻璃由于内部缺陷、表面反应、表面损伤等影响，在其内部和表面形成了各种缺陷 裂纹源3.1 玻璃的力学性质 裂纹扩展在裂纹的尖端处存在着应力集中 驱使裂纹扩展的动力裂纹扩展速度弹性模量密度3 影响强度的主要因素（掌握）1）化学键与化学组成• 玻璃的键强包括各种的强度及数目• 键强大，机械强度好• 结构网络紧密，强度好3.1 玻璃的力学性质 一般情况下，CaO、BaO、B2O3(15%)、Al2O3、ZnO能加强网络结构，对强度有提高作用MgO、Fe2O3对强度作用不大常见的氧化物对抗张强度的提高作用是：CaO>B2O3>BaO>Al2O3>PbO>K2O>Na2O>(MgO、Fe2O3)常见的氧化物对耐压强度的提高作用是：Al2O3>（SiO2、MgO、ZnO)＞B2O3>Fe2O3 >(PbO、CaO )抗张强度和抗压强度可用加和性法则计算3.1 玻璃的力学性质 2）微不均匀性玻璃中都存在着微相和微不均匀结构，相邻两相间成分不同且结合力弱，膨胀系数不一样，易产生应力，强度下降。
3）宏观和微观缺陷缺陷处应力集中，导致裂纹产生与扩展4）活性介质渗入裂纹，象楔子一样使裂纹扩展起化学作用，使结构破坏作用水、酸、碱、某些盐类3.1 玻璃的力学性质 5）温度低温时，温度升高，强度下降（裂纹端部分子的热运动起伏现象增加，积聚能量使键断裂）200℃时，强度为最低高温时，强度增加（产生塑性变性，抵消部分应力）6）应力玻璃的残余应力，在多数情况下分布不均匀，将导致其强度大下降3.1 玻璃的力学性质 3.1.2 玻璃的弹性（熟悉）1 概念2 弹性模量与成分的关系3 弹性模量与热处理的关系4 弹性模量与温度的关系1 概念弹性：材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后恢复原来形状的性质塑性：…如外力去掉后仍停留在完全或部分变形状态玻璃的弹性 弹性模量E应力相对的纵向变形表5－43.1 玻璃的力学性质 2 弹性模量与成分的关系•与组成、结构、键强之间的关系与强度类似结构紧密，弹性模量高常见的氧化物对弹性模量的提高顺序是：CaO>MgO>B2O3>Fe2O3>Al2O3>BaO>ZnO>PbO•同一氧化物处于高配位时，其弹性模量要比低配位时大玻璃中引入离子半径小的极化能力强的离子（Li+Be+Mg2+Al3＋等）则提高弹性模量•在钠硼硅玻璃中，有硼反常现象。
铝硼硅酸盐玻璃中，有硼铝反常现象• Na2O或K2O↓弹性模量，PbO不起作用玻璃的弹性模量可用加和法则进行近似计算3.1 玻璃的力学性质 3 弹性模量与热处理的关系退火玻璃的弹性模量大于淬火玻璃（因退火玻璃的密度大，结构牢固）4 弹性模量与温度的关系•大多数硅酸盐玻璃的弹性模量随温度的上升而下降（因离子间距增大，相互作用力降低；高温时质点热运动动能增大）• Tg以上，玻璃逐渐失去弹性，并趋于软化•石英玻璃、高硅氧玻璃、硼酸盐玻璃，因膨胀系数小，温度升高，则弹性模量↑(反常现象：T↑，离子间距增大而造成相互作用力↓，使E ↓下降的原因已不存在）3.1 玻璃的力学性质 3.1.3 玻璃的硬度和脆性（熟悉）概念影响因素1 硬度概念表示玻璃抵抗其它物体侵入的能力一般用显微硬度表示利用金刚石正方锥以一定负荷在玻璃表面打入印痕，在测量对角线的长度进行计算2 硬度影响因素（组成、结构）• 网络生成体增加硬度，网络外体降低硬度• 温度升高，硬度下降• 淬火玻璃硬度小于退火玻璃硬度• 与玻璃的冷加工工艺有关3.1 玻璃的力学性质 结论❀ 硅酸盐玻璃中，石英玻璃硬度最大；含有适量B2O3的硼酸盐玻璃硬度也较大；高铅或碱性氧化物的玻璃硬度较小；❀ 各种氧化物对玻璃硬度提高的顺序为SiO2＞B2O3＞(MgO、ZnO、BaO)＞Al2O3＞Fe2O3＞K2O＞Na2O＞PbO❀ 一般玻璃硬度为5～7（莫氏硬度）3.1 玻璃的力学性质 3 脆性概念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。
松驰速度低4 脆性影响因素化学组成及结构、热历史、试样的形状及厚度等3.1 玻璃的力学性质 3.1.4 玻璃密度（掌握）1 密度玻璃的密度决定于构成玻璃的各原子质量和原子的堆积方式1 密度概念2 密度与成份的关系3 密度与温度及热历史的关系4 密度与压力及析晶的关系玻璃单位体积的质量称～3.1 玻璃的力学性质 2 密度与成份的关系成份发生微小变化，密度会敏感的反映出来生产中常以测定密度值来监控玻璃成份1）、在玻璃中加入R2O和RO时，密度随原子 序数的增加而增加2）、同种氧化物在玻璃中的配位数不同，对密度的影响也不同，Ba3+处于四面体比三角体时大，而Al3+正好相反3）、玻璃中同时含有Al2O3和B2O3时，玻璃密度的变化变得复杂4）、玻璃密度可以根据组成氧化物含量进行计算3.1 玻璃的力学性质 随温度升高，密度下降同成份玻璃的热历史不同，密度差别较大，如退火和淬火玻璃…4 密度与压力及析晶的关系在常压下不受压力的影响当承受100－200*108Pa时，密度变大并保持，当在Tg附近时，才恢复正常值析晶后质点进行有序排列，一般密度增大3 密度与温度及热历史的关系3.1 玻璃的力学性质 3.2 玻璃的热学性质3.2.1 玻璃的热膨胀系数（掌握）3.2.2 玻璃的热稳定性（掌握）3.2.1 玻璃的热膨胀系数（掌握）1 热膨胀系数的概念2 热膨胀系数与成分的关系3 热膨胀系数与温度及热历史的关系1 热膨胀系数的概念玻璃平均线膨胀系数（1/℃）通常用室温～300℃（或400℃）的平均线膨胀系数表示玻璃的热膨胀系数 2 热膨胀系数与成分的关系•能增强网络结构的，则α↓，使网络断裂者，则α↑•R2O与RO主要是断网作用，积聚作用是次要的，当引入时，一般使α↑，同一主族的阳离子随原子半径增大，则α↓•高价阳离子（Zr4+、La3+)积聚作用是主要的，则α ↓•网络形成体， α ↓，对于网络中间体，在游离氧足够的条件下也能α ↓•Tg（转变温度）点以下，α可以通过加和法则计算3.2 玻璃的热学性质 3 热膨胀系数与温度及热历史的关系•Tg点以下，α是线性的•Tg点以下，退火玻璃的α＜淬火玻璃•Tg点附近，质点开始移动，结构调整引起收缩，淬火玻璃的收缩大于热膨胀，伸长量减小，则淬火玻璃线在退火玻璃线的下方•Tg点以上，退火玻璃与淬火玻璃曲线都急剧上升，结构调整引起的伸长已大于膨胀作用补充：析晶使质点间作用力增强，α↓（与析出晶相的种类与数量有关）3.2 玻璃的热学性质 3.2.2 玻璃的热稳定性（掌握）1 概念2 影响因素1 概念玻璃经受剧烈的温度变化而不破坏的性能称～表示用试样在保持不破坏条件下所能经受的最大温度差破坏过程温度急变沿玻璃厚度从表面到内部，各层温度不一样，膨胀量也不一样，则产生应力，当其超过极限强度时就造成破坏。
决定因素是抗张极限强度试样受急冷3.2 玻璃的热学性质 2 影响因素•组成：凡能降低玻璃热膨胀系数的组分都能提高热稳性；硅含量高而碱含量低时，热稳性好• 制品造型复杂、厚薄不均匀的，热稳性差• 制品越厚，热稳性差提高热稳性的途径降低玻璃的热膨胀系数；减小制品的壁厚等凡能降低玻璃机械强度的因素，都能使热稳定性降低结论3.2 玻璃的热学性质 第4章 玻璃的化学稳定性玻璃对水、酸、碱、盐及其它化学试剂溶液侵蚀的抵抗能力称化学稳定性或耐久性、耐蚀性4.1 侵蚀机理（掌握）4.2 影响化学稳定性的因素（掌握）4.1 侵蚀机理（掌握）4.1.1 侵蚀剂的分类4.1.2 水对玻璃的侵蚀4.1.3 酸对玻璃有侵蚀4.1.4 碱对玻璃的侵蚀4.1.5 大气对玻璃的侵蚀玻4.1.6 玻璃的脱片现象 ☺ 只能改变、破坏或溶解玻璃结构组成中的R2O和RO等☺ 不仅对上述氧化物起作用，而且也对玻璃结构中的硅氧骨架起作用的物质4.1.1 侵蚀剂的分类4.1.2 水对玻璃的侵蚀侵蚀过程•开始于H2O中H+和玻璃中的Na+进行交换，之后进行的是水化、中和三个反应•H2O分子也能对硅氧骨架直接起反应而生成[Si(OH)4]极性分子，最后形成一层SiO2· XH2O薄膜，称硅酸凝胶保护膜。
当PH<8时此膜较稳定，能阻挡侵蚀过程，称自抑制作用 第4章 玻璃的化学稳定性 4.1.3 酸对玻璃有侵蚀除HF酸外，一般酸不和玻璃直接反应，而是通过 其中水分子的作用而侵蚀的注意•酸侵蚀的第一步反应与水相同；•1反应中产生的ROH很快被酸中和，即产生两种效果：一是加速了反应1，使侵蚀加快；二是阻碍了反应3，降低反应3，使反应速度减慢；•当玻璃中含R2O量高时，一作用是主要的而当SiO2含量高时，二作用是主要的 第4章 玻璃的化学稳定性 ① 碱中的OH-集中在玻璃表面，并把玻璃中各种阳离子吸附于玻璃的表面② OH-直接破坏网络结构，使Si-O键断裂 ③ 产生的硅氧群最后变成硅酸离子或与吸附于表面上的阳离子形成硅酸盐，并逐渐溶解于碱液中4.1.4 碱对玻璃的侵蚀过程－Si－O－Si－ －Si－O＋HO－Si－OH－反应如下 第4章 玻璃的化学稳定性 结论☯ 碱对玻璃侵蚀是不会产生高硅保护膜的，侵蚀会不断的进行下去☯ 碱的侵蚀速度很大程度上决定于侵蚀中形成的硅酸盐的溶解度，溶解度小侵蚀慢☯ 玻璃的耐碱性与R－O键强有关，键强越大，耐碱性好因此，高场强的阳离子能提高玻璃的耐碱性 第4章 玻璃的化学稳定性 大气中含有H2O 、CO2、 SO2等对玻璃都有一定的侵蚀作用，其中潮湿大气最为严重。
过程：玻璃表面吸附水分子后，形成一层水膜类似于水的侵蚀开始，并且在玻璃表面释出碱而在原地不断的积累，到一定程度类似于碱的侵蚀，其速度大为加快4.1.5 大气对玻璃的侵蚀实质先是以离子交换的释碱过程，后来过渡到以破坏网络为主的溶蚀过程说明水气对玻璃的侵蚀远大于水的侵蚀 第4章 玻璃的化学稳定性 4.1.6 玻璃的脱片现象现象盛装药液和饮料用的玻璃瓶，受到水或碱溶液的侵蚀后所出现的现象原因(1) 玻璃表面层中，可溶性成分溶出后，不溶性的高硅氧残存薄膜的剥离(2) 原溶液中存在（或玻璃中溶出）的多价金属离子，在玻璃表面层形成含水硅酸盐薄膜后剥离3) 保温瓶脱片的主要成分是含低SiO2和高CaO、MgO等物质结论蒸馏水几乎不发生～；自来水易～；pH值低的不易～，高的易～；同样条件下的水，对于碱溶出量多的玻璃和组成 中引入MgO的玻璃，易发生～；温度↑和侵蚀时间延长，则脱片加剧 第4章 玻璃的化学稳定性 4.2.1 化学组成4.2.2 热处理4.2.3 表面状态 4.2.4 温度和压力4.2 影响化学稳定性的因素（掌握） 第4章 玻璃的化学稳定性 1）SiO2：硅酸盐玻璃的化稳性决定于SiO2与R2O(RO)的相对含量，其含量越高，化稳性越好。
2）含有一定的Al2O3、B2O3的玻璃，则Al、B具有一定的补网作用，可提高化稳性较高则出现反常现象3）含有一定的Al2O3、P2O5，可提高化稳性4）含有少量的Li2O取代Na2O，可提高化稳性5）玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，其化稳性比单一的要好，混合碱效应4.2.1 化学组成 第4章 玻璃的化学稳定性 对于其它氧化物对化学稳定性的影响耐水性ZrO2>Al2O3>TiO2>ZnO>MgO>CaO>BaO耐酸性ZrO2>Al2O3>ZnO>CaO>TiO2>MgO>BaO4.2.2 热处理退火玻璃比淬火玻璃的结构紧密，化稳性要好玻璃钢化处理后，其化稳性要好注意硼硅酸盐玻璃，有时退火比淬火的化稳性差，因退火时有分相产生 第4章 玻璃的化学稳定性 4.2.3 表面状态用表面处理的方法改变玻璃的表面状态，以提高化稳性表面处理分两类从玻璃表面层移除对侵蚀介质具有亲和力的成分（如Na2O、K2O等），可用酸性气体、水和酸性溶液等处理，使玻璃表面生成一定厚度的高硅氧膜，…玻璃表面涂以对玻璃具有良好粘附力，对侵蚀介质有低亲和力的物质可涂有机物与无机物 第4章 玻璃的化学稳定性 •一般说，温度升高侵蚀加快。
每温高10℃，侵蚀速度增加50－150%，100℃以上，侵蚀作用始终是剧烈的，只有含锆多的玻璃才是稳定的4.2.4 温度和压力•压力提高，一方面使侵蚀介质的吸附加快，侵蚀速度提高另一方面又使侵蚀物回收能力增加使扩散减慢，则降低侵蚀速度在低压下，影响不显著，高压（29.4～98×105Pa)下，玻璃在短时间内遭剧烈的破坏 第4章 玻璃的化学稳定性 第6章 原料及原料的选择（掌握）6.1 原料概述及分类6.2 原料的选择6.3 主要原料6.4 辅助原料6.5 碎玻璃6.6 原料均匀技术（自学） 6.1 原料概述及分类用于制备玻璃配合料的各类物质→玻璃原料分类主要原料：在玻璃中引入各种组成氧化物的原料辅助原料：为使玻璃获得某些必要的性能或加速熔制过程而使用的原料用量和作用 主要原料酸性氧化物：SiO2、Al2O3、B2O3等碱性氧化物：K2O、Na2O、Li2O等二价金属氧化物：BeO、MgO、CaO等碱土金属氧化物：ZnO、PbO、CdO等多价金属氧化物：TiO2、ZrO2等辅助原料澄清剂：As2O3、Sb2O3、硝酸盐等着色剂：Mn2O3、Cr2O3等脱色剂：硝酸钠、CeO2等乳浊剂：氟化合物、磷酸盐等氧化剂：硝酸盐、As2O3、CeO2等还原剂：碳粉等助熔剂：萤石、硼化合物等熟料原料天然原料化工原料引入的组成→碎玻璃6.1 原料概述及分类 6.2 原料的选择原料选择原则1 原料的质量要符合要求2 易于加工3 成本低，储量丰富，供应可靠4 对耐火材料的侵蚀要小5 尽量采用适于熔制和无害的原料 6.3 主要原料1 引入SiO2的原料SiO2在玻璃中的作用引入SiO2的原料石英砂（硅砂）、砂岩、石英岩等。
表10－3注意（1）石英砂的颗粒度与颗粒组成最适宜的颗粒尺寸一般为0.15～0.8㎜(40－0.6目）其中：0.25～0.5㎜（60目）的颗粒≮90%，0.1㎜（20目）以下的颗粒≯5%（2）有害杂质的含量（表10－2） 2 引入B2O3的原料B2O3在玻璃中的作用引入B2O3的原料硼砂、硼酸和含硼的矿物（硼镁石2MgO·B2O3·H2O、钠硼解石NaCaB5O9·8H2O、硅钙硼石）等3 引入Al2O3的原料 Al2O3在玻璃中的作用引入Al2O3的原料长石、高岭土（粘土）、瓷土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝和含铝的矿渣和含长石的尾矿还可引入Na2O、K2O、SiO26.3 主要原料 说明（1）长石有淡红色的钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2)、呈白色的的钠长石（Na2O·Al2O3·6SiO2)和钙长石（CaO·Al2O3·6SiO2)三种2）对长石的质量要求：Al2O3>16%;Fe2O3<0.3%;R2O>12%（3）瓷土（Al2O3·2SiO2·2H2O)主要矿物组成是高岭石,其Fe2O3杂质较多6.3 主要原料 4 引入Na2O的原料Na2O在玻璃中的作用引入Na2O的原料纯碱和芒硝，还有部分的氢氧化钠和硝酸钠说明（1）纯碱分为轻质和重质两种。
其重质有助于配合料的均匀混合2）芒硝使用须在还原剂（一般用煤粉）的作用下降低分解温度，由1120－1220℃降低到500－700℃3）芒硝除引入Na2O外，还有澄清作用4）芒硝蒸汽对耐火材料腐蚀很厉害6.3 主要原料 5 引入K2O的原料K2O在玻璃中的作用引入K2O的原料钾碱（碳酸钾）和硝酸钾还是氧化剂、澄清剂和脱色剂6 引入CaO的原料CaO在玻璃中的作用引入CaO的原料石灰石、方解石、白垩以及工业碳酸钙6.3 主要原料 7 引入MgO的原料MgO在玻璃中的作用引入MgO的原料白云石（苦灰石）、菱镁矿说明菱镁矿含Fe2O3较高，在用白云石引入MgO不足时才用8 引入BaO的原料BaO在玻璃中的作用引入BaO的原料重晶石（BaSO4)和毒晶石（BaCO2)说明钡的化合物都是有毒原料，使用时应注意6.3 主要原料 9 引入ZnO的原料ZnO在玻璃中的作用引入ZnO的原料锌氧粉（氧化锌）和菱锌矿（碳酸粉）10 引入PbO的原料引入PbO的原料PbO在玻璃中的作用铅丹（四氧化三铅Pb3O4)黄丹（PbO)说明红丹和黄丹都是有毒原料6.3 主要原料 6.4 辅助原料辅助原料澄清剂：As2O3、Sb2O3、硝酸盐等着色剂：Mn2O3、Cr2O3等脱色剂：硝酸钠、CeO2等乳浊剂：氟化合物、磷酸盐等氧化剂：硝酸盐、As2O3、CeO2等还原剂：碳粉等助熔剂：萤石、硼化合物等 常用的澄清剂白砒（ As2O3）：用量为配合料的0.2－0.6%三氧化锑（ Sb2O3）：与白砒混合使用效果好硫酸盐（Na2SO4):为配合料的1－1.5%氟化物、食盐、二氧化铈、铵盐等1 澄清剂概念往玻璃配合料或熔体中加入高温时本身能气化或分解放出气体，以促进玻璃中气泡排除的物质。
6.4 辅助原料 2 着色剂概念使玻璃着色的物质常用的着色剂锰化合物：用量为配合料的3－5%铁化合物：铬化合物：用量为配合料的0.2－1%硫化物：0.02－0.17%铜化合物：用量为玻璃的1－2%钴化合物：浅蓝色为玻璃的0.002%，深蓝色0.1%金化合物：0.01－0.03%银化合物：0.06－0.2%铜化合物：1.5－5%6.4 辅助原料 3 脱色剂 制造无色玻璃使用的一种消除颜色的物质1）化学脱色剂：借助于脱色剂的氧化作用，使玻璃被有机物沾染的黄色消除，还可使Fe2+→Fe3+,以增加玻璃的透光度硝酸钠、硝酸钾、硝酸钡、白砒、三氧化二锑、氧化铈等2）物理脱色剂：往玻璃中加入一定量的能产生互补色的着色剂二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕、氧化镍等概念常用的化学脱色剂常用的物理脱色剂6.4 辅助原料 4 助熔剂（加速剂）概念能促使玻璃熔制过程加速的原料常用的助熔剂类型氟化合物、硼化合物、钡化合物和硝酸盐5 乳浊剂概念使玻璃产生不透明的乳白色的物质常用的助熔剂类型氟化合物、磷酸盐、锡化合物、氧化砷和氧化锑等6.4 辅助原料 6 碎玻璃目的节约原料、降低成本和能耗，加速玻璃熔制过程，提高产质量。
用量一般钠钙硅玻璃中，为配合料的25－30%碎玻璃粒度2.0－20㎜加料方式• 可与配合料共同混合加入熔窑中• 可以和配合料分别加入窑内在分别加料时，可将碎玻璃垫在配合料下面，一起送入窑中说明：使用碎玻璃要补充挥发物6.4 辅助原料 第7 章 配合料制备（掌握）7.1 玻璃组成的设计和确定7.2 配合料的计算7.3 配合料的制备7.1 玻璃组成的设计和确定(熟悉）设计依据玻璃的物理和化学性质玻璃组成的表示以组成玻璃的化合物的质量分数 7.2 配合料的计算（熟悉）依据以玻璃的组成和原料的化学成分为基础，计算出熔化100kg玻璃液所需各种原料的用量，再算出每付配合料中，即500kg或1000kg玻璃配合料各种原料的用量方法预算法和联立方程式法参教材P221－225计算过程步骤• 先进行粗算• 进行校正• 把计算结果换算成实际料单作业 选择原料和设计浮法玻璃成分，进行配料 计算 配合料计算过程中的几个工艺参数（1）纯碱（芒硝）挥发率指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量之比即纯碱挥散率＝纯碱挥散量纯碱用量×100%是一个经验值，与加料方式、熔化方法、熔制温度、纯碱的特性等有关一般为0.2－3.5%（2）碳粉含率由碳粉引入的固定碳与芒硝引入的Na2SO4之比。
即碳粉含率＝碳粉×C含量芒硝×Na2SO4含量×100%生产上一般控制在3－5%7.2 配合料的计算（熟悉） （3）芒硝含率由芒硝引入的Na2O与芒硝和纯碱引入的Na2O总重量比即芒硝含率＝芒硝引入的Na2O芒硝和纯碱引入的Na2O×100%一般掌握在5－8%（4）萤石含率由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比萤石含率＝萤石×CaF2玻璃总量×100%一般在1%以下7.2 配合料的计算（熟悉） （5）碎玻璃掺入率指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比碎玻璃掺入量＝碎玻璃量生料量＋碎玻璃量×100%一般控制在25－30%7.2 配合料的计算（熟悉） 7.3 配合料的制备（掌握）7.3.1 配合料的质量要求7.3.2 原料的运输和贮存 7.3.3 原料的加工处理7.3.4 配合料的称量7.3.5 配合料的混合7.3.6 配合料的输送与贮存 7.3.1 配合料的质量要求1 必须具有正确性和稳定性2 具有一定的水份：用水润湿配合料，加水量随颗粒不同而不同越细加水量越多纯碱配合料加水量3－5%，芒硝配合料加水量5－7%注意水温＞35℃,否则，Na2CO3将转化为Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O，使配合料产生胶结作用。
3 要有一定的颗粒组成：可减少配合料的分层和提高混合质量纯碱的颗粒度应比石英大一个筛号7.3 配合料的制备（掌握） 4 具有一定的气体率：易于澄清和均化一般钠钙硅玻璃的气体率为16－20%气体率＝逸出气体量配合料×100%5 必须混合均匀：配合料混合不均匀，会使玻璃产生结石、条纹、气泡等缺陷，易熔物较多的还会侵蚀耐火材料一般玻璃制品对配合料均匀度要求水不溶物：允许误差小于±0.1%酸不溶物：允许误差小于±0.1%含碱量：允许误差小于±0.6%水分：允许误差小于±0.6%7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.2 原料的运输和贮存•原料在运输进厂前，要经过有关部门的化验和鉴定•原料运输分厂内和厂外两种运输时应尽量减少粉尘，不使原料彼此污染，要注意除铁2 原料的储存1 原料的运输要满足一定的数量，考虑一定的储存期，分块状、粉状、化工、有毒原料的储存各种原料容重硅砂、砂岩、长石为1.8；石灰石、白云石为1.7；纯碱0.9；硫酸钠1.0；7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.3 原料的加工处理原料的加工处理包括破碎、粉碎、过筛等过程1 工艺流程•单系统流程：各种矿物原料共同使用一个破碎、粉碎、过筛系统。
•多系统流程：每种原料各有一套破碎、粉碎、过筛系统小型玻璃工厂大中型玻璃工厂•混合系统：用量较多的原料单独为一个加工系统，用量小的性质相近的共用一个系统大中型玻璃工厂7.3 配合料的制备（掌握） 2 原料的干燥目的：为了介于过筛、贮存和干法配料，须将水分含量的原料进行干燥方法：离心脱水、蒸汽加热、回转干燥筒、热风炉干燥器等3 原料的破碎的粉碎•破粉碎方法选择依据：依原料的粒度、硬度和需要粉碎的程度•硬度高的预先煅烧，可在原料内部产生许多裂纹，提高破碎比；减少机械铁的引入砂岩粗碎前预先在1000℃以上进行煅烧7.3 配合料的制备（掌握） 破粉碎方法：石灰石、白云石、长石、萤石常用鄂式破碎机粗破，锤式破碎机进行粉碎化工原料用锤式破碎机或笼形碾4 原料的过筛目的：满足一定的颗粒组成以保证配合料的均匀混合和避免分层过筛设备：六角筛、振动筛、摇筛等控制硅砂：36～49孔/厘米2；砂岩、石英岩、长石：81孔/厘米2；纯碱、芒硝、石灰石、白云石：64孔/厘米27.3 配合料的制备（掌握） 5 原料的除铁目的：保证玻璃的含铁量符合规定要求方法物理除铁 筛分、淘洗、水力分级、超声波浮选和磁选等化学除铁（湿法、干法）除去石英原料中的铁化合物。
常用磁选法（悬挂式电磁铁）6 粉状原料的输送与料仓分层•用溜管、皮带机、斗式 提升机等机械设备和气力输送设备进行输送入仓• 加料与卸料方式会影响颗粒发生分层7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.4 配合料的称量1 要求：快速、准确2 称量方法：分别称量、累计称量分别称量：在每个粉料仓下面各设一称，原料称量后分别卸到皮带机上送入混合机中累计称量：用一个称依次称量各种原料，每次累计计算重量，称后直接送入混合机适用于排仓适用于排仓和塔仓3 称：自动称和台称（磅称）精度一般为1/500(1/1000)要定期校正、维修7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.5 配合料的混合1 配合料的加料顺序石英（喷水）、长石、石灰石、白云石、纯碱和澄清剂、脱色剂；石英（喷水）、纯碱、长石、石灰石、小料；加料为设备容积的30－50%，混合时间2～5分2 混合设备重力式（鼓形混合机、滚筒式混合机）强制式（浆叶式、艾立赫式等）7.3 配合料的制备（掌握） 3 小料予混合芒硝、燃料予混合机MH80（搅拌容积80升、混合时间1分钟）或V型混合机4 碎玻璃的混合 依混合机不同一般在配合料混合终了将近卸料时再加入；直接加入在配合料内。
5 注意选择混料机的混料时，应考虑秤量和混合周期，一般前一付料混合时，后一付料开始称量，可缩短配料车间的每日工作班数7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.6 配合料的输送与贮存1 要求保证生产的连续性和均衡性，避免分层结块和飞料2 工艺布置：配料车尽量靠近熔制车间，输送时应避免震动和减少卸料落差3 输送设备皮带机：有分层现象，大型厂使用单元料：用单轨电葫芦用垂直和水平输送小型厂采用4 配合料贮存用窑头料仓，＜8小时7.3 配合料的制备（掌握） 7.3.7 配合料的质量检验与粒化评定配合料质量的标准有哪些？配合料粒化的目的和意义何在？思考题7.3 配合料的制备（掌握） 第8章 玻璃的熔制(掌握）8.1 玻璃的熔制过程8.2 硅酸盐形成和玻璃形成8.3 玻璃液的澄清8.4 玻璃液的均化8.5 玻璃液的冷却8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 8.1 玻璃的熔制过程（掌握)• 概念• 玻璃熔制的五个阶段1 概念配合料经过高温加热形成均匀的、无气泡的、并符合成形要求的玻璃液的过程特点：包括一系列物理的、化学的、物理化学的现象和反应 序序号号物理变化过程物理变化过程化学变化过程化学变化过程物理化学变化过程物理化学变化过程12345配合料加热配合料加热吸附水的排除吸附水的排除个别组分的熔化个别组分的熔化多晶转变多晶转变个别组分的挥发个别组分的挥发固相反应固相反应盐类分解盐类分解水化物的分解水化物的分解化学结合水的排除化学结合水的排除各组分相互作用并形成硅酸盐的各组分相互作用并形成硅酸盐的反应反应生成低熔混合物生成低熔混合物各组分间相互熔解各组分间相互熔解玻璃和炉气介质间的相互作用玻璃和炉气介质间的相互作用玻璃和耐火材料间的相互作用玻璃和耐火材料间的相互作用8.1 玻璃的熔制过程（掌握) 2 玻璃熔制的五个阶段• 硅酸盐形成阶段：（800－900℃）在固态下进行。
配合料各组分在加热过程中发生一系列的物理和化学变化，主要的固相反应结束了，绝大部分气态产物从配合料中逸出由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明物• 玻璃液形成：（1200－1250℃）易熔物熔融，同时硅酸盐和二氧化硅互熔烧结物变成了透明体并含有大量气泡，玻璃液化学组成和性质不均匀，有条纹• 玻璃液澄清：（1400－1500 ℃ ）黏度降低（η≈10帕·秒），消除可见气泡8.1 玻璃的熔制过程（掌握) • 均化（1350－1420℃）依扩散作用，使玻璃中的条纹、结石消除到允许限度，成为均匀一体• 冷却（降低200－300 ℃）以便使玻璃液具有成形所必须的黏度η＝102－103Pa·s)特点：彼此互相联系和影响； 在窑内常是同时或交错进行 8.1 玻璃的熔制过程（掌握) 8.2 硅酸盐形成和玻璃形成8.2.1 硅酸盐的形成8.2.2 玻璃液的形成8.2.3 配合料的加热反应8.2.4 硅酸盐形成过程的动力学8.2.5 玻璃液形成过程的动力学 8.2.1 硅酸盐的形成•入窑后的料随温度升高，水分（结晶和吸附）蒸发•温度↑到300－400℃时，纯碱、石灰石等分解，形成碱金属和碱土金属氧化物及二氧化碳~700℃~500℃ •温度↑，二氧化硅与某些组分形成硅酸盐450~700℃700~900℃•石英（SiO2）晶体在等温下晶型转变，使结构蔬松•硅酸盐大量分解，有CO2大量逸出，并有液相产生结果：硅酸盐熔体和砂粒及未熔融的硅酸盐 颗粒等粘附在一起的烧结物 结论：一般的工业玻璃，硅酸盐形成在800－900 ℃即可进行，反应速度较慢，时间较长 （3－5分）8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 8.2.2 玻璃液的形成•是硅酸盐形成的继续。
•温度↑1200－1500℃，各种硅酸盐开始熔融，同时未熔化的石英砂被完全熔解在硅酸盐熔体中形成玻璃液结果：透明的玻璃液结论：硅酸盐形成和玻璃形成没有明显的界 线，玻璃形成大约28－29分8.2 硅酸盐形成和玻璃液的形成 8.2.3 配合料的加热反应由单组分的加热反应可归纳•多晶转化：具有多种晶型的组分在高温下可由一种晶型转变为另一种晶型；•盐类分解：各种碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐在一定的温度下均发生分解并释出气体；• 析出结晶水和化学结合水由多组分的加热反应可归纳• 单组分的：各种碳酸盐的热分解•双组分的：各种碳酸盐的热分解和形成硅酸盐时的分解产生•三组分的：除上述外，有复盐的分解和低共熔混合物分解反应8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 8.2.4 硅酸盐形成过程的动力学动力学主要研究反应进行的速度和各种不同因素对硅酸盐形成的影响300 400 500 600 7000.80.60.40.20每分钟CO2析出量%温度℃SiO2+Na2CO3在各种温度时的反应速度10080604020分解%10 30 50 70SiO2与CaCO3在不同比例时的反应速度4 3 2 11-CaCO32-CaCO3+SiO23-CaCO3+2SiO24-CaCO3+3SiO2分钟8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 0 16 32 481400℃1200℃1000℃900℃10080604020反应完成%小时SiO2+B2O3在各种温度时的反应速度8 16 24 32 40小时反应完成%10090807060900℃1000 ℃1100 ℃1200 ℃SiO2+Na2CO3+B2O3在各种温度时的反应速度8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 0 16 32 481100℃1000℃900℃10080604020反应完成%小时SiO2+Na2O+CaO在各种温度时的反应速度1200 ℃1300 ℃8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 结论• 随着温度的升高，其反应速度也随着提高。
• 当温度不变时，反应速度随时间延长而减慢在外界条件不变时，任一化学反应速度不是常数，随反应物浓度有减少而减慢• 随着反应物浓度的增加，正反应速度也相应的增加8.2 硅酸盐形成和玻璃液形成 8.2.5 玻璃液形成过程的动力学在玻璃熔制过程中玻璃形成速度与玻璃成分、砂粒大小、熔制温度等有关1 玻璃成分沃尔夫（M.Volf)提出玻璃熔化速度常数τ的方程一般工业玻璃硼硅酸盐玻璃铅质玻璃τ－熔化速度常数，无因次值，表示玻璃相对难熔的特征值SiO2…－为氧化物在玻璃中的重量百分数式中8.2 硅酸盐形成和玻璃形成 注：上式适用玻璃液形成直至砂粒消失为止τ值愈小易进行熔制与一定的熔化温度相适应ττ值值6.05.54.84.2熔制温度熔制温度℃℃1450－146014201380－14001320－1340不同τ值所对应的熔制温度2 石英颗粒大小鲍特维金方程τ－玻璃形成的时间（分）r－原始石英颗粒的半径cmK1-与玻璃成分和实验温度有关的常数式中8.2 硅酸盐形成和玻璃形成 3 熔融体的温度索林诺夫关系式τ－玻璃形成时间t－熔融体温度e－自然对数a、b－与玻璃成分和原料颗粒度有关的常数对浮法玻璃:a＝101256.b＝0.00815式中8.2 硅酸盐形成和玻璃形成 8.3 玻璃液的澄清8.3.1 玻璃液中的气体8.3.2 玻璃液的澄清过程8.3.3 影响澄清过程的因素8.3.1 玻璃液中的气体来源：配合料中各组分的分解；挥发组分的分解；已溶解的气体在一定条件下从液相中重新析出存在形式：气泡玻璃液中存在气泡可见气泡不可见气泡包括呈溶解状态与玻璃液中组分化学结合的气体CO2、SO2、SO3、N2、O2、H2O 8.3.2 玻璃液的澄清过程实质：首先使气泡中的气体、窑内的气体与玻璃液中的气体之间建立平衡，再使可见气泡漂浮于玻璃液的表面加以消除。
目的：消除可见气泡1 澄清过程2 澄清过程中气体之间转化与平衡在高温澄清过程中，玻璃液中所溶解的气体、气泡中的气体及炉气三者间的平衡关系，是由某种气体在各组分中的分压所决定的气体总是由分压高的相进入分压低的相8.3 玻璃液的澄清1 澄清过程2 澄清过程中的气体之间的转化与平衡3 可见气泡的消除方式 炉气中的气体玻璃液中溶解的气体气泡中的气体PA炉＞PA溶PA炉＞PA泡PA炉＜PA泡PA泡＞PA溶PA炉＜PA液PA泡＜PA液▲气体间的转化与平衡除与上述气体分压有关，还与气泡中所含气体的种类有密切关系▲道尔顿分压定律：当一种A气体进入有B气体的气泡时气泡总压增大，而B气体的分压却减少，同时，气泡则从四周玻璃液中吸收B气体而增大，直到两相分压相等8.3 玻璃的澄清 • 气体从过饱和的玻璃液中分离出来，进入气泡或炉气中• 气泡中所含的气体分离出来进入炉气或溶解于玻璃液中• 气体从炉气中扩散到玻璃液中▲气体间转化与平衡决定于澄清温度、炉气压力与成分、气泡中气体的分压和种类、玻璃液成分和气体在玻璃液中的扩散速度等结论8.3 玻璃液的澄清 3 可内气泡消除方式★ 使气泡的体积增大，加速上升，漂浮出玻璃表面而消除。
在熔化部进行：玻璃液粘度与气泡大小决定气泡能否漂浮斯托克斯定律V－气泡的上浮速度(厘米/秒)r－气泡的半径(厘米)g－重力加速度(厘米／秒2)ρ－玻璃液的密度(克/米3)ρ’－气抱中气体的密度(克／厘米3)η－熔融玻璃液的粘度(帕秒）式中8.3 玻璃液的澄清 气泡直径(毫米) 气泡上浮速度厘米/时 气泡上浮I米所需时间(小时) 1．0 70．O 1．4 O．1 0．7 140 0．01 0．007 14000结论：大直径的气泡比小直径的气泡从玻璃液中逸出的速度要快得多在等温等压下，使玻璃液中气泡变大有二个因素A 多个小气泡集合为一个大气泡；B 玻璃液中溶解的气体渗入气泡，使之扩大说明：A过程在澄清时不会发生澄清进行时主要是B过程8.3 玻璃液的澄清 ★ 使小气泡中的气体组分溶解于玻璃液中，气泡为玻璃液所吸收而消失。
气泡在玻璃液中的溶解度:与温度有关，高温（1400－1500℃）的溶解度比低温小（1100－1200 ℃）生产中适当控制温度8.3 玻璃液的澄清 8.3.3 影响澄清过程的因素•配合料的组成•熔制制度•窑内气氛的组成与压力•气泡中气体的性质•使用澄清剂1 配合料的组成气体率过大则熔制成形的泡沫多，延长澄清时间且气泡难以消除；过小则形成不了强烈的翻腾，气泡排除困难8.3 玻璃液的澄清 2 熔制制度澄清温度澄清温度一般比熔化温度高过高，玻璃液黏度较低，则会加剧耐火材料的侵蚀和排除较多的气泡3 窑内气氛的组成与压力气体的组成与压力要保持稳定否则，会使已建立的平衡破坏，不利于玻璃液的澄清窑内必须维持微正压或微负压负压过大，使冷空气吸入窑内，玻璃液将产生大量气泡；相反正压过大，亦不利于气体的排除8.3 玻璃液的澄清 4 气泡中气体和澄清剂的使用常用的澄清剂：硝酸盐与三氧化二砷、芒硝、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵、食盐、三氧化二锑以及氟化物等作用：各不相同一般在高温下会分解或挥发大多数澄清剂能生成大量溶解于玻璃液的气体，在玻璃液中呈过饱和状态，提高了它们在玻璃液中的分压，并向残留于玻璃液中的气泡析出，降低气泡中已有其他气体的分压，重新加强了它从玻璃液中吸取这种气体的能力。
由于澄清剂生成的气体和气泡中原有气体的共同析出，会增大气泡的直径，加速气泡的上升这些气泡的上升又使小气泡跟着升上来，并把一部分小气泡带出来，加速了澄清过程澄清机理8.3 玻璃的澄清 结论加速玻璃液澄清的方法：延长熔制时间，提高澄清温度，使玻璃液沸腾搅拌、鼓泡、施以高压或真空，采用超声波及澄清剂等8.3 玻璃液的澄清 8.4 玻璃液的均化玻璃液的均化过程，通常是在玻璃形成时开始，而在澄清过程的后期同澄清一起进行和完成的均化的作用：在玻璃液中消除条纹和其他不均匀体，使玻璃液的各部分在化学组成上达到预期的均匀一致与澄清的联系：澄清时，由于气泡的排除起着较大的搅拌作用，当气泡从玻璃掖中漂浮而碰到条纹或不均匀体层时，就能将它拉成线或带状，在拉力的作用下，条纹就愈来愈薄，因而使均化过程易于进行 玻璃液的均化过程主要是由于分子扩散运动促进均化的主要因素1 扩散由于熔体中的浓度差引起分子的扩散，使玻璃液中某组份较多的部分，向该组份较少的其他部分转移，以达到玻璃液的均化在粘滞介质内扩散速度很小熔制普通玻璃的平均熔化温度下，其离子扩散系数为10－8数量级(厘米2／秒)，在1300℃下为3－5xl0－6，所引起的均化作用不太显著。
扩散速度随着破璃液粘度的降低而增加一般降低粘度可由提高温度来实现8.4 玻璃液的均化 2 表面张力熔体表面张力的大小，对玻璃液均化的难易，比粘度更具有决定的意义表面张力大的条纹和不均匀体，即使受到剪力也很难伸长，当然，消失也比较困难因而熔体具有低的表面张力，可以有助于均化玻璃液各部分物理性质的差异，能在其相互接触中引起质点交换现象如果玻璃液的密度较大同时具有较低的表面张力，则质点交换现象较为强烈表面张力较低，而密度较大的玻璃液容易在熔体表面上散流，并逐渐下沉，与下层玻璃液混合8.4 玻璃液的均化 3 玻璃液流动玻璃液不同部位上存在者温度差及成形生产而引起玻璃液的流动，会起一定的搅拌作用流动的玻璃液中，其扩散要比静止的玻璃液中快几十万倍，它比延长玻璃液在高温下的停留时间效果大得多窑内玻璃液的自然对流，再加上机械搅拌、辅助电熔加热、鼓泡澄清等各种措施，能加强自然对流所形成的扩散作用达到均匀良好若在技术上再加改进，如采用最适宜的配合料制备，配合料的预处理(粒化、烧结），和大幅度改革池窑结构等，可进一步改善熔制、澄清和均化过程，及节约能源结论8.4 玻璃液的均化 8.5 玻璃液的冷却1 目的：是玻璃熔制的最后阶段，其目的是为了将玻璃液的粘度增高到成形制品所需的范围。
通常约降低200一300℃冷却的破璃液温度要求均匀一致使有利于成形温度降低及炉气改变时，平衡破坏注意：会产生二次气泡特点：均匀分布于整个冷却玻璃液中，直径＜0.1mm，数量多1 冷却的目的2 二次气泡产生的原因 2 二次气泡产生的原因•碳酸盐或硫酸盐的继续分解在冷凝时和炉气的改变下，可能达到碳酸盐和硫酸盐完全分解的条件，co2和so2析出形成很多小气泡• 含钡玻璃在高温和降温时易生气泡 含钡光学玻璃中，二次气泡的出现，可能由于部分的Bao在高温下被氧化为Bao2，这个反应是吸热的当温度降低时，BaO2开始分解放出氧气即生成小气泡8.5 玻璃液的冷却 •溶解的气体被析出有些气体它与一般气体的溶解度随温度的降低而增高不同，它溶解时是吸热的当温度降低时，溶解的气体放出而生成二次气泡•电化学反应引起的二次气泡由于在玻璃液中产生的电动势，尤其使用的铂质器件和玻璃液的界面上产生的电动势，其带电离子向电极方向迁移，能引起O2气泡的产生8.5 玻璃液的冷却 8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素• 配合料的化学组成• 原料的性质• 配合料的调制• 加速剂的使用• 加料方式• 玻璃的熔制温度、气氛和窑压• 熔窑气氛性质和压力制度• 耐火材料的性质 1 配合料的化学组成配合料的化学组成不同，熔化温度亦不同。
配合料内助溶剂含量愈多，即配合科中碱金属氧化物和碱土金属氧化物等总量对二氧化硅的比值愈高，则配合料愈易熔化原料的性质及其种类的选绎，对熔制的影响很大如原料中杂质的难熔性，粒度及用量等2 原料的性质石英砂：0.15-0.80mm重碱：0.1-0.5mm碎玻璃：（25－30%）中等粒度2－20mm8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 3 配合料的调制配合料的均匀性是一项重要的工艺指标，混合均匀与否对玻璃液质量和熔制速度有极大关系配合科的颗粒组成、润湿、矿物原料化学组成的稳定程度，配合料混合过程的合理进行以及配合料在输送贮存过程中，因受震动而分层等，都影咱着配合料的均匀性，并对熔制有直接影响，如将配合料预处理(粒化、烧结、压块)，也可加速熔制过程影响均匀性的因素8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 4 加速剂的使用在配合料中引入适量的氟化合物、氧化砷、硝酸盐、硼酸盐、铵盐等，均能加速玻璃的形成过程氟化物：它能降低玻璃液的粘度及提高坡璃液的透热性另外，氟化物所蒸发的SiF4气体也有助于澄清过程的进行因此，玻璃形成过程就可以大大加速常用的氟化物有萤石(CaF2)、硅氟化钠(NaSiF 6)和冰品石(Na2AlF6)等8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 B203:极有效的加速剂，在配合料中加入少量的B203(o．5一1．5％)时，能降低玻璃熔体在高温下的粘度，加速玻璃液的澄清和均化过程，还能改善被璃的许多性质，提高被璃质量。
应用1.5％B2O3可使池窑生产率提高15—20％As203与KNO3：能使FeO转化为Fe2O3，并生成无色的铁砷酸盐络合物，提高玻璃的透明度，增高透热性，并放出含氧气体，从而加速熔制过程8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 (NH4)2SO4:起加速熔制作用，它在350℃熔化，加速配合料间的互相作用它分解放出的气体起均化作用，并可以吸附在配合料顾粒的表面，与之进行中间反应NH4)2SO4与CaF2：在低温阶段可生成活性混合物CaF2—CaSO4，此混合物在960℃以下熔融，使液相提前出现，加速了玻璃的形成过程含锂矿物引入Li2O:可降低玻璃液的粘度和加速熔化澄清的作用8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 5 加料方式加料方式影响到熔化速度，熔化区的温度、液面状态和液面高度的稳定，从而影响产量和质量料层厚度：薄层加料的料层厚度一般不厚于50毫米，否则使未熔化的配合料颗粒不能潜入深层加料机类型8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 因此，提高熔制温度是强化玻璃熔制，增加池窑生产能力的有效措施，在条件许可时应尽量提高熔制温度熔制温度决定玻璃的熔化速度，温度愈高，硅酸盐生成的反应愈剧烈，石英颗粒熔解愈快，玻璃形成速度也愈快。
6 玻璃的熔制温度、气氛和窑压熔制平板玻璃时，在温度1400－1450℃，熔化温度每提高1℃，熔化率增加2％；在1450－1500℃，熔化温度每提高1 ℃ ，熔化率增加1％；在1500一1550℃，熔化温度每提高1 ℃ ，熔化率增加o.7％8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 7 熔窑气氛性质和压力制度在现代池窑中，熔化部和成型部之间大多没有严格的上部空间隔断装置，窑内压力分布在沿窑纵长方向上是随最高温度到最低温度的逐渐降低而逐渐增加因为气体比重是随着它本身的冷却而提高的如熔化部是正压，则成型部的正压更大，如成型部为负压，则熔化部的负压更甚窑内各处气氛的性质不一定相同，按其化学组成可为氧化、中性或还原状态，视配合料和玻璃的组成和各项具体工艺要求而定8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 • 在熔制无色瓶爆玻璃的普通纯碱配合料时，必须保持氧化气氛• 熔制纯碱－芒硝配合料时，窑的熔化部应当保持还原气氛，而且配合料中还要有足够的还原剂，使芒硝分解完全若是碳粉作还原剂，则澄清部最后又必须是氧化气氛，以烧掉过剩的碳粉• 在熔制晶质玻璃与颜色玻璃时也须保持一定的气氛为了避免氧化铅被还原成金属铅，熔窑中须保持氧化气氛；而熔制铜红玻璃，则必须保持还原气氛。
• 窑内压力应保持微正压或零压，以避免冷空气进入面使还原气氛不能保持，且降低窑温8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 玻璃池窑中所使用的耐火材料和坩埚的性质，对于玻璃池窑的作业和玻璃的质量和产量均有显著的影响使用质量不高的耐火材料不但限制熔制温度，还会缩短池窑寿命，降低熔窑的产量，而且还会使玻璃带有各种缺陷(结石、条纹等)，降低玻璃的质量 此外，玻璃池窑的结构和砌筑质量等，都对玻璃熔制过程有重大的影响 8 耐火材料的性质8.6 影响玻璃熔制过程的工艺因素 第9章 玻璃体的缺限(掌握）9.1 概述9.2 气泡（气体夹杂物）9.3 结石（固体夹杂物）9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）9.1 概述玻璃体内由于存在着各种夹杂物，引起玻璃体均匀性的破坏，称为玻璃体的缺陷1 概念2 分类（按状态）气泡(气体夹杂物)结石(固体夹杂物)条纹和节瘤(玻璃态夹杂物) 9.2 气泡（气体夹杂物）•一次气泡（配合料残留气泡）•二次气泡•外界空气气泡•耐火材料气泡•金属铁引起的气泡•其它类气泡•气泡的检验属可见的气体夹杂物其大小由零点几毫米到几毫米灰泡(直径＜o．8毫米)气泡(直径＞o．8毫米)依尺寸大小有球形椭圆形线状形状02、N2、CO、C02、S02氧化氮和水蒸气组成 1 一次气泡（配合料残留气泡）产生玻璃澄清结束后，往往有一些气泡没有完全逸出，或由于平衡破坏，使溶解了的气体又重新析出，残留在玻璃之中，即~原因9.2 气泡（气体夹杂物）• 配合料质量 配合料中砂子颗粒粗细不均匀，特别是细粉偏多；澄清剂用量不足，配合料的气相单一；配合料和碎玻璃投料的温度太低；配合料的氧化还原参数比不合理等。
• 工艺操作不合理 熔化温度和澄清温度偏低；澄清时间过短；玻璃冷却速度过快会使玻璃体带有早期的气体夹杂物 9.2 气泡（气体夹杂物）1 一次气泡（配合料残留气泡）• 熔窑结构原因 在连续式池窑中，熔化带过长，配合料下面的玻璃液温度低玻璃液熔化率过高时，将会有灰泡和小气泡产生若是在窑长方向上温度分布不合理，最高温度区过短，在玻璃中明显缺少热对流效应，使未完全澄清的玻璃液可能流过最高温度区，残留一次气泡若是在最高温度区之后温度剧烈降低，出料量太快也将形成一次气泡澄清区长度短，则玻璃液在澄清区停留时间短，气泡不能完全排除而残留 9.2 气泡（气体夹杂物）主要是适当提高澄清温度和适当调整澄清剂的用量解决办法1 一次气泡（配合料残留气泡）• 气氛控制不当 保持熔窑氧化还原气氛和稳定，对减少气泡至关重要生产中通过测定玻璃中Fe2+与总Fe的比值定量控制气氛性质浮法玻璃配合料，维持还原、中性、氧化气氛，否则将会引起中等尺寸的气泡产生，它们聚集在一起，或排列成一串，往往有时泡内还有液滴• 窑内气体压力 维持零压或微正压 配合科中砂子颗粒粗细不均匀，澄清剂用量不足(澄清不良）、配合料的气相单一，或是配合料和碎玻璃投料的温度太低，熔化和澄清温度低等等，都会产生一次气泡的缺陷。
9.2 气泡（气体夹杂物）一次气泡产生的原因结论 2 二次气泡澄清后的玻璃液是不含气泡，但尚有再发生气泡的可能当玻璃液所处的条件有所改变时，将会出现气泡或灰泡产生原因物理方面：如果降温后的玻璃液又一次升温超过一定限度，原来溶解于玻璃液中的气体将由于温度的升高引起溶解度的降低析出十分细小的、均匀分布的二次气泡化学方面：主要与玻璃的化学组成和使用的原料有关9.2 气泡（气体夹杂物） 熔制工艺方面：熔制工艺制度不当；不同化学组成的玻璃液混合时由于相互作用；在冷却带和通道及流料槽处，由于窑炉气体介质中含有SO2和O2，或由于炉气的还原性而产生硫化物时；冷却带和成型部的耐火材料气孔中排出的气体或是其中的硅酸铁在耐火材料表面上被还原；窑内气体压力剧烈变化；电熔窑或辅助电熔窑中电极处的玻璃液电解等特点直径小，分布均匀9.2 气泡（气体夹杂物） 3 外界空气气泡产生来自配合料和成形操作过程；对于应用垂直搅拌的熔窑，由于搅拌插入的深度和转速不匹配也会产生空气气泡特点气泡比较大，一般直径都在2mm以上，且常出现在制品的固定部位上，但分布很不规则4 耐火材料气泡玻璃和耐火材料间的物理化学作用产生原因耐火材料本身有一定的气孔率；耐火材料中所含铁的化合物，对于玻璃被内残余盐类的分解起催化作用；耐火材料受玻璃液的侵蚀；9.2 气泡（气体夹杂物） ①提高耐火材料的质量；②接近成形部应选择不易与玻璃液反应形成气泡的筑炉材料，以利于提高玻璃液的质量。
③在操作上也应当尽可能地稳定熔窑的作业制度，如温度制度要稳定且不要过高，以避免加剧侵蚀耐火材料④稳定玻璃液面气体组成SO2、CO2、O2和空气防止措施9.2 气泡（气体夹杂物） 5 金属铁引起的气泡产生在池窑和坩埚窑的操作中，使用铁件中所含的碳与玻璃中的残余气体相互作用排出气体形成气泡特点周围常常有一层为氧化铁所着色而成的褐色玻璃薄膜，有时还出现褐色条纹，或附着有棕色条纹的痕迹，还可能充满了深色的铁化合物，其颜色由棕色到深绿色防止措施①配合料中不能含有金属铁质外；②成形工具的质量，如浸入玻璃波内的部件质量要好，使用方法要得当9.2 气泡（气体夹杂物） 9.2 气泡（气体夹杂物）6 其它类气泡◎ 污染气泡 一些还原性的物质或异物落入或进入玻璃液，与玻璃液反应而形成的气泡这些固体及液态夹杂物可直接进入熔体中，如灰尘、冷凝物、煤烟、油滴等特点 往往含有液珠或固态夹杂物◎ 盐泡 在硫澄清的玻璃中，Na2SO4的加入量超过熔体的饱和值时或烟气的SO3含量很高遇到熔体的温度又不高时就可能析出硝水，以滴状留在玻璃液中，冷却后部分凝结成晶体特点 析出硝水时有SO3气泡产生在成形过程中，这种盐泡被拉成长条，冷却后析出结晶 9.2 气泡（气体夹杂物）6 其它类气泡◎ 浮法成形产生的气泡 在锡槽部位产生。
一般常见在锡槽底部产生的气泡（牛眼泡）特点 泡径大，分布在玻璃带的下表面，位置比较固定，大部分为下表面开口泡◎ 电化学反应气泡 玻璃中的某一氧化物改变化合价时会吸收氧或析出氧，从而形成含氧气泡特点 分布在特定位置，如电加热料道电辅助加热部位气泡中O2含量大于90%（体积分数） 9.2 气泡（气体夹杂物）7 气泡的检验（1）根据气泡的外形尺寸、形状、分布情况及气泡产生的部位和时间初步判断（2）化学分析法 固相法、气相法、气固相结合法 9.3 结石（固体夹杂物）危害：是玻璃体内最危险的缺陷破坏玻璃制品的外观和光学均一性，降低制品的使用价值（机械强度）分类•配合料结石（未熔化的颗粒）•耐火材料结石•玻璃液的析晶结石•硫酸盐夹杂物（碱性类杂物）•“黑斑”与外来污染物•浮法玻璃的Sn缺限 1 配合料结石（未熔化的颗粒）产生配合料中没有熔化完的组分颗粒或残留物一般是石英颗粒结石原因原料的选择与加工、配合料制备工艺、加料方法、熔制条件等特点白色颗粒状，边缘由于溶解而变圆，表面有槽沟，周围有一层含SiO2的无色圈；晶型转变产生呈蜂窝状结构；其边缘可能是方石英和鳞石英的变体或集合体9.3 结石（固体夹杂物） 2 耐火材料结石产生窑内包围火焰空间的窑碹和胸墙，长时间的处于高温之下，同时受到碱气体和碱飞料以及其它挥发物的作用，在耐火材料的表面上形成一层釉层，由于它的流动性和表面张力的作用，逐渐形成液滴。
在重力的影响下慢慢地往下流，当生成的玻璃液滴达到一定和重量和粘度时，由窑碹落下，或沿窑墙流入玻璃液中生成结石，即~（1）火焰空间耐火材料结石（窑碹结石）（1）熔体中的碱分从接触表面向砖体中间扩散；（2）玻璃熔体从表面开始对耐火砖体进行溶蚀机理9.3 结石（固体夹杂物） 特点硅砖窑碹结石：粗粒的鳞石英和方石英晶体，并有浅绿色；粘土质窑碹结石：含有刚玉霞石和莫来石大晶体原因耐火材料质量低、火焰温度太高、配合料颗粒过细和加料方法不当、池窑的砌筑质量不良、烤窑不愉当、重油中含钒和硫等2）与玻璃液接触的耐火材料结石特点耐火粘土结石常是多角形9.3 结石（固体夹杂物） （3）出现耐火材料结石的原因• 耐火材料质量低劣• 耐火材料使用不当• 熔化温度过高• 助熔剂用量过大• 易起反应的耐火材料砌在一起9.3 结石（固体夹杂物） 3 玻璃液的析晶结石产生由于玻璃在一定温度范围内，本身的析晶所致生产上称“失透”原因玻璃液长期停留在有利于晶体形成和生长的温度条件下，玻璃中的化学组成不均匀部分，促使玻璃体产生析晶常出现在各相分界线上，玻璃液表面上，气泡附近，与耐火材料接触部分析晶结石常见晶体类型鳞石英和方石英：鳞石英呈雪花状或羽毛状，方石英则常呈树枝状、十字形骨架晶体、蜂窝状或网状。
9.3 结石（固体夹杂物） 9.3 结石（固体夹杂物）析晶结石常见晶体类型•硅灰石（CaO·SiO2)α－硅灰石（又称假硅灰石）：在1180℃以上是稳定的晶形平板玻璃慢冷会出现硅灰石晶体有时形成雪白色六角形小块，其结石中部是透明的β－硅灰石是在低温晶形，常呈粗或细的针状物，其形态是棱柱体针状体有时集聚成束状甚至球状•失透石（Na2O·3CaO·6SiO2)：在析晶过程中它是主要产物在平板玻璃中以析晶结石出现；器皿及瓶罐玻璃中，则形成球状或集束纤维状与玻璃中的Na2O、CaO含量高及操作温度高有关 二硅酸钡（BaO·2SiO2)：它出现于含BaO较高的玻璃熔体中，在许多光学玻璃常出现其形状是纤维束状9.3 结石（固体夹杂物）析晶结石常见晶体类型透辉石（CaO·MgO·2SiO2)：是析晶结石中最常见的含镁化合物当MgO含量高、工艺控制及操作条件不当时容易形成 4 硫酸盐夹杂物（碱性类杂物）玻璃熔体中所含的硫酸盐如果超过玻璃中所能溶解的数量时，就会以硫酸盐的形式成为浮渣分离出来，并且进入成品中在玻璃成形时，这种硫酸盐浮渣随冷却成形进行硬化而成结晶的小滴析出，称~也叫“盐泡”，有典型的裂纹结构。
原因配合料中芒硝在熔化澄清过程中没有完全分解、纯碱飞料受炉气中（SO2+O2)作用产生9.3 结石（固体夹杂物） 5 “黑斑”与外来污染物玻璃中常发现黑色夹杂物，直接或间接由配合料而来，也有由于操作上的不慎而引入其它杂质使玻璃体产生缺陷产生•铬的物体形成深绿色的氧化铬晶体•以铬铁矿制造绿色玻璃时，它在玻璃中不易分解和熔化，则可能出现黑色结石•在熔制含有氧化镍的颜色玻璃时，若出现弱还原气氛，氧化镍被还原产生黑色结石原因工作部或料道出现部位9.3 结石（固体夹杂物） 9.3 结石（固体夹杂物）6 浮法玻璃的Sn缺陷产生平板玻璃在锡槽内成形时，当有氧和硫存在时，锡极易与它们反应，生成氧化锡、氧化亚锡、硫化锡和硫化亚锡这些产物易挥发，继而在流道、锡槽顶部、冷却器、拉边机头等处凝结沉积，一旦环境发生变化，就会掉落在玻璃带上形成缺陷分类锡石锡渣锡斑 9.3 结石（固体夹杂物）6 浮法玻璃的Sn缺陷• 锡石 化学组成是二氧化锡，为白色结石，有时含氧化亚锡、硫化锡、硫化亚锡而呈灰色显微结构有珊瑚状、针状、骨架状、粒状等，位于玻璃的上表面，但被一层很薄的玻璃覆盖住• 锡渣 化学组成是锡的氧化物及硫化物，有时含单质锡。
常位于玻璃的上表面，呈灰黑色• 锡斑与锡渣类似 含量小，为孤立的圆斑或不规则片状分布7 结石的检验观察及各种分析方法 9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）玻璃主体内存在的异类玻璃夹杂物称为玻璃态夹杂物(条纹和节瘤)，是一种比较普遍的玻璃不均匀性方面的缺陷，在化学组成和物理性质上(折射率、密度、粘度、表面张力、热膨胀、机械强度、有时包括颜色)与玻璃主体不同概念形态分布在玻璃的内部，或在玻璃的表面上大多呈条纹状，也有呈线状、纤维状，有时似疙瘩而凸出有些细微条纹纹用肉眼看不见，须用仪器检验 条纹的形成原因条纹的形成原因折射率变化折射率变化1%1%夹杂物对折射率夹杂物对折射率的变化值的变化值1 1．配合料熔化不好，引起玻璃液局部富集．配合料熔化不好，引起玻璃液局部富集 二氧化硅 二氧化硅 氧化钙 氧化钙 氧化钠 氧化钠 氧化钾氧化钾 氧化铝氧化铝 长长 石石 锆化物锆化物2 2．碹滴溶解．碹滴溶解3 3．耐火粘土溶解产物．耐火粘土溶解产物4 4．石英耐火砖溶解产物．石英耐火砖溶解产物5 5．高岭耐火砖溶解产物．高岭耐火砖溶解产物6 6．高铝耐火砖溶解产物．高铝耐火砖溶解产物降低降低增加增加增加增加增加增加增加增加增加增加剧烈增加剧烈增加降低降低增加增加降低降低增加增加增加增加0.00050.0005－－0.0010.0010.00250.00250.00070.00070.00060.00060.00010.00010.00010.00010.00010.00010.000050.00005－－0.00010.00010.00050.00050.000090.000090.000350.000359.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 分类（产生的原因）•熔制不均匀•窑碹玻璃滴•耐火材料侵蚀•结石熔化1 熔制不均匀引起的条纹和节瘤原因均化进行不够完善；熔制温度不稳定；窑内气体性质；富含二氧化硅，而且在玻璃中比较分散，有可能伴随有一次气泡和熔制不良引起的结石。
特征9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 2 窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤•耐火材料的碹滴滴入或流入玻璃体中，由于其化学组成和主体玻璃不同，则形成条纹和节瘤•大碹和胸墙的硅砖受蚀后形成的玻璃滴，富含二氧化硅质；坩埚壁耐火材料侵蚀后形成的玻璃滴，富含氧化铝质•这两种玻璃滴的粘度都很大，在玻璃熔体中扩散很慢，来不及溶解而形成条纹和节瘤9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 3 耐火材料侵蚀引起的条纹和节瘤玻璃熔体侵蚀耐火材料，被破坏的部分可能以结晶状态落入玻璃体内形成结石也可能形成玻璃态物质溶解在玻璃体内，使玻璃熔体中增加了提高粘度和表面张力的组份，所以形成条纹沿池壁砖和坩埚壁处出现的不均匀性玻璃体，一般形成富氧化铝质条纹产生说明•对于侵蚀性强的玻璃，其侵蚀产生的条纹几乎是无法防止•遵守既定的温度制度，避免温度过高等9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 4 结石熔化引起的条纹和节瘤结石受玻璃熔体的作用逐渐溶解，溶解后的玻璃体与主体玻璃仍有不同的化学组成，形成条纹和节瘤产生特点•结石熔化后在其周围形成溶液环或包裹状；•粘土质耐火材料结石可以从包裹中引出拖有长尾巴的富含氧化铝，结石本身留在包裹中有晨也钻出包裹外。
9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物） 9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）5 预防条纹和节瘤的措施•严格控制配合料的均匀度；•严格控制长石、石英砂颗粒粒径上下限及粒度分布，避免大颗粒出现信细粉过多；•调整熔窑温度曲线，以便玻璃液均匀良好；•避免过冷玻璃液带入成形流，加强供料道保温及密封，及时清除供料道过冷玻璃；•调整火焰角度，尽量减少配合料在窑内的飞散；•选择优质耐火材料（或适当降温措施），减少耐火材料玻璃相析出； 9.4 条纹和节瘤（玻璃态夹杂物）5 预防条纹和节瘤的措施•杜绝有较大结石颗粒的碎玻璃入窑；•稳定池底温度，保证窑内液流稳定，避免池底析晶的玻璃液进入成形流；•调整碎玻璃加入速度，保证碎玻璃与配合料均匀混合后入窑；•严格碎玻璃管理，避免大尺寸碎玻璃入窑，避免碎玻璃带入杂质；6 条纹和节瘤的检验自学 第10章 玻璃的成形(掌握)10.1 玻璃的成形10.2 玻璃的主要性质作用参成形10.3 成形制度10.4 成形方法成形方法热塑成形冷成形物理成形化学成形玻璃的冷加工 10.1 玻璃的成形1 概念把熔融的玻璃液转为具有固定几何形状制品的过程过程机械作用热传递机械作用：与玻璃液在一定温度下的流变性有关，是玻璃在外力（压力、拉力）的影响下内部各部分的移动情况。
粘度、表面张力、弹性热传递：玻璃在冷却和硬化过程中受传热过程的制约比热、透热性、传热系数一次成形或热端成形结果：玻璃液首先转变为速性状态，然后再转变为脆性固态 2 成形二阶段成形：赋于制品一定的几何形状流变性定形：把制品的形状固定下来热性质和周围介质对玻璃硬化速度的影响二者关系：玻璃的成形和定形是连续进行的，定形是成形的延续10.1 玻璃的成形 10.2 玻璃的主要性质对成形的作用•玻璃的粘度•玻璃的表面张力•弹性•玻璃的热学性质对成形的作用1 玻璃的粘度玻璃的粘度随温度下降而增大的特性是玻璃制品成形和定形的基础在高温范围内钠钙硅酸盐玻璃粘度的增加较慢，而在1000一900℃间，粘度增加很快，即粘度的温度梯度 突然增大，曲线变弯┄玻璃的料性（1）概念 玻璃的成形温度范围选择在接近粘度一温度曲线的弯曲处，以保证玻璃具有自动定形的某种速度玻璃制品成形开始和终结时的粘度变化随玻璃的组成、成形方法、制品尺寸大小和重量等是不相同的一般玻璃的成形范围为lo2一106帕·秒2）玻璃成形时的粘度（3）粘度对成形的影响玻璃的粘度愈小，流变性就愈大通过温度的控制，使玻璃的粘度改变，即可改变玻璃的流变性，以达到成形和定形。
10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 说明•利用玻璃粘度的可逆性，可以在成形过中多次加热玻璃，使之反复达到所需要的成形粘度，以制造复杂的制品•在吹则成形中粘度还可以自动调节制品壁的厚度•玻璃的粘度是玻璃组成的函数，改变组成就可以改变玻璃的粘度及粘度的温度梯度，使之适应于成形的温度制度10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 2 玻璃的表面张力作用：在澄清和均化时；成形时；烘口时，浮法玻璃成形时；玻璃的表面张力在高温时作用速度快，而在低温或高粘度时作用速度缓慢如粘度为103帕·秒时，表面张力的作用速度为几秒钟，在粘度为Io4帕·秒时，作用速度为几分钟，在粘度为108帕·秒时，作用速度为数小时所以在较低温度时，表面张力对成形的影响不大表面张力与温度的关系：随温度降低而增大，但变化较小低温时，表面张力对成形的影响不大10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 3 弹性玻璃在高温下是粘滞性液体而在室温下则是弹性固体当玻璃从高温冷却到室温时，首先粘度成倍地增长，然后开始成为最初的弹性材料继续冷却，弹性愈来愈比粘性重要更进一步冷却，粘度增大到不能测量，就流动的观点来说，粘度已经没有意义了玻璃由液体变为弹性材料的范围，称为粘—弹性范围。
1）粘－弹性范围弹性在这个范围就开始发生作用玻璃在进入粘－弹性范围内，对瓶罐玻璃，粘度为105－6－1014帕秒10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 • 弹性可以立即恢复因应力作用的变形，所以弹性是不随时间而变化的产生永久应力）（2）弹性对成形的作用• 在弹性作用范围内，玻璃体才可能产生缺限甚至破裂结论：弹性及消除弹性影响所需的时间，在成形操作中很重要10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 4 玻璃的热学性质对成形的作用影响热传递，对玻璃的冷却和硬化速度以及成形的温度制度关系极大1）玻璃的比热： 决定着玻璃成形过程中需要放出的热量随着温度的下降玻璃的比热减小在高温下瓶耀玻璃的比热，在一定温度范围内，不随其组成发生明显变化2） 玻璃的导热率：表示单位时间内传热量即决定了玻璃冷却的速度，导热率越大，玻璃的冷却速度愈大，成形的速度也就愈高10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 （3）玻璃的热膨胀性质：对玻璃中应力的产生和制品尺寸的公差有关在成形时，玻璃与模壁表面接触因冷却而发生收缩玻璃表面产生张应力；模具因受热而膨胀；二者存在1－2%的差值 残余应力注意玻璃成形时的允许公差及模形尺寸10.2 玻璃的主要性质对成形的作用 10.3 成形制度玻璃的成形制度是指在成形各阶段的粘度—时间或温度—时间制度。
成形制度应使玻璃制品在成形过程中，各主要阶段的工序和持续时间同玻璃液的流变性质及表面热性质协调一致，以决定成形机的操作和节奏在成形过程中玻璃液的粘度由热传递来决定必须控制和掌握热传递过程制定成形制度时注意10.3.1 成形过程中的热传递10.3.2 成形制度 在成形过程中玻璃中的热量要转移到外界中去10.3.1 成形过程中的热传递无模成形冷却介质：空气有模成形冷却介质：模具空气1 概念及分类2 有模成形的传热过程在模型中成形时，玻璃液中的热量主要由模型传递出去，以达到各阶段所需要的制度10.3 成形制度 •由于一般玻璃的体积比热小于金属模型(一般为铸铁)的体积比热，所以在模型中，玻璃的接触表面温度的降低很大，而模型内表面，温度的升高较小；•又由于玻璃的热传导较差，所以同模型接触时，温度的降低主要限于玻璃极薄的表面层，其内部温度尚高；•当玻璃与模型脱离后，由于内外层温差大，内部的热量向表面层进行着激烈的热传递，这时表面层对空气的传热却比较慢，使玻璃表面又重新加热这种现象称为“重热”，是瓶罐等空心玻璃制品成形操作的基础重热”10.3 成形制度 •因为重热玻璃制品表面再次软化膨胀与模具接触，再出现热传递。
因此从玻璃制品表面经模形的热传递则是冷却 重热反复进行的，这种热传递过程随时间而衰减，即玻璃重热的能力越来越小•在压制成形时玻璃液和模具接触较好，则热传递的阻抗减小但由于玻璃的热传导能力差，若冷却过快则会在玻璃表面层中产生张应力，使制品出现裂纹和破裂重热”的影响10.3 成形制度 3 影响热传递过程的因素（1）玻璃的表面温度（2）模具内表面的温度（3）玻璃同模型间的热阻表面温度是可以改变模具表面的温度以及决定热阻的模型的内表面性能和成型的压力是可以控制的10.3 成形制度 10.3.2 成形制度确定制品的成型制度须确定的工艺参数：成形温度范围；各个操作工序的持续时间；冷却介质和模具的温度依据玻璃液的粘度－时间曲线是确定成形制度工艺参数的主要依据玻璃液的粘度－时间曲线是由玻璃的粘度－温度梯度和玻璃液冷却速度所决定的10.3 成形制度 1 成形温度范围的确定成形温度范围及工作粘度范围是以玻璃液应具有完整的流动性，在外力作用下易于成形，有一定的冷却硬化速度，而且不产生析晶和缺限等一般选择在玻璃的粘度－温度曲线的弯曲处长性玻璃：粘度－温度梯度较小，硬化速度较慢，成形的工作粘度范围较大，成形过程的时间较长。
在工业生产中，通过改变玻璃料性的长短来适应成形操作的特点和机速要求10.3 成形制度 2 各个操作工序的持续时间依据：玻璃的粘度－时间曲线上的Δη值由相应的Δt来确定在给定的成形方法和给定的成形设备下应考虑：• 玻璃制品的重量与其表面积的比值• 将玻璃压向模壁的有效压力• 模型的材料、冷却情况等10.3 成形制度 3 冷却介质与模具的温度除冷的衬碳模外，在成形之前，模具应加热到适当的操作温度传热过程模具吸热（玻璃）冷却介质辐射对流结果模具内表面温度呈周期性变化操作要点：模具从玻璃中吸取的热量和散失到冷却介质中的热量必须相等，即维持模型的温度制度恒定10.3 成形制度 影响因素模具的厚度：较小时稳定的传热带不存在模具外表面的温度波动：影响内表面温度的变化模具内表面温度变化范围：影响着玻璃制品的质量变化范围越大，制品的表面质量越差，特别是模型内表面温度低时不可避免会使玻璃表面形成裂纹和断纹10.3 成形制度 10.4 成形方法10.4.1 人工成形10.4.2 机械成形10.4.1 人工成形1 人工吹制主要工具：吹管和表面涂附含碳物质的衬碳模主要工序：挑料、吹小泡、吹制、加工等2 自由成形不用模型，仅使用一些特制的工具，如钳子、剪刀、镊子、夹子、夹板，样模等将玻璃液直接制成制品，主要用于艺术制品的生产(窑玻璃)。
在自由成形时，玻璃常需反复加热，且是用多种玻璃结合起来成形的因此要注意玻璃的析晶倾向和热膨胀系数 3 人工拉制指拉制玻璃管（或玻璃棒）的成形方法是从吹制法中产生出来的主要工序和吹制法相似即挑料、滚料、做料泡、拉管4 人工压制属于半机械的成形方法它从挑料、剪料起直至压制、脱模等均借人力操作．它的成形部件主要是模型、冲头和模环10.4 成形方法 10.4.2 机械成形• 机械成形的供料• 压制法• 吹制法• 拉制法• 压延法• 浇铸法• 烧结法10.4 成形方法 1 机械成形的供料（三种方法）如何将玻璃液供给于成形机，是机械化成形的主要问题不同的成形机其供料方法不同• 液流供料：利用池窑中玻璃液本身的流动 进行连续供料• 真空吸料：在真空作用下将玻璃液吸出池窑进行供料的方法• 滴料供料：使池窑中的玻璃液流出，达到所要求的温度，由供料机制成一定重量和形状的料滴，并经过一定的时间间隔将料滴送入成形机的模型中10.4 成形方法 2 压制法与人工压制成形部件相同的，即模型、冲头和模环可生产多种实心和空心玻璃制品3 吹制法机械吹制法可分为压－吹法，吹－吹法，转吹法，带式吹制法等4 拉制法主要用于生产玻璃管、棒、平板玻璃、玻璃纤维等。
10.4 成形方法 5 压延法厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等生产方法有平面压延和辊间压延二种平面压延法：将玻璃液面倒在浇铸台的金属板上，然后用沉重的金属辊压延使之变为平板，在隧诞窑中退火辊间压延法：将玻璃液浇到承受板上，然后在压辊间过展成平板送去退火6 浇铸法将熔好的玻璃液注入模子或铸铁的平台上，经过退火冷却和加工后即成制品制造某些光学玻璃、建筑用装饰品和零件、艺术雕刻等10.4 成形方法 7 烧结法用粉末烧结成形可制造特种制品以及不宜用熔融态成形的特种形状有干压法、注浆法和用泡沫剂制造泡沫玻璃10.4 成形方法 。