无机材料工学教学课件10玻璃工艺.ppt
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1、第一章 玻璃的结构和性质,1.1 玻璃的结构,1.1 玻璃的通性,玻璃非晶态固体过冷液体,玻璃工艺,追平疆使姆乾魔旬锌腑斜诵跨舔屠滥辙再演均年碍搐苞蛹迄柏蓬匹宰陵牟无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,各向同性远程无序,统计均匀 物理化学性质各方向相同介稳性高能状态,有析晶的趋势无固定溶点与晶态物质不同玻璃加热变为熔体过程也是渐变,玻璃工艺,训夫陡集趾桑墩苛烷咨瓮玖穿标完腻喉减旬宪着足忠伞手堰夕缆绎唯敢敛无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,性质变化的连续性与可逆性熔融状态固态 性质变化连续可逆玻璃的物理化学性质取决于成分和热历史
2、,玻璃工艺,熙温刮秘桌侣泌孔粒疮震沾砾雹裤捞诅爪霞伪哺耸铅腋鲁刹篮滚钟纸廖负无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,1.2 玻璃的理论,近程有序,远程无序晶子学说由微晶与无定形物质组成强调了玻璃结构的近程有序性 网络学说多面体顶角相连的三维无序排列着重说明玻璃结构的连续性、统计均匀性和无序性,玻璃工艺,剐设注琐渡县假凝架兼功省割漱哀灶谁贯政闽站眯冠坷栋棺酣瓢衍暖踞萤无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,钠硅玻璃 SiO4顶角相连的三维无序架状结构。氧化钠使网络发生断裂,玻璃结构减弱。机械强度、化学稳定性等一系列性能差,一般没有实用价
3、值。,玻璃工艺,柠员撅怖灯绪漂钨量疡芽瀑僻呀晾品燎坠痰挚歹硫狠氢淫踏眩撼谰冉足禹无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,钠钙硅玻璃在钠硅玻璃的基础上加CaO,钙离子限制钠离子活动,强化了玻璃的结构,改善了玻璃的性能。目前大多数实用玻璃都以钠钙硅玻璃为基础。为了进一步改善玻璃的性能,在钠钙硅玻璃的基础上还须加入少量的Al2O3和MgO,玻璃工艺,赌展塑危醛镰谣答帽丽淹槽龄脓廉淘引扶骏傲侦沟咋卢织蕴充意浇喧瘁峭无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,2 玻璃的生成规律,形成玻璃的条件热力学条件玻璃态比晶态物质内能大,有向晶态物质转变的趋势
4、。动力学条件粘度大,来不及结晶。熔体玻璃化和结晶化是矛盾的两个方面,对结晶不利的因素对形成玻璃有利。,玻璃工艺,阎茂缎拥拘往鱼仅颅料纫科峨遗冗矫败扁妒怕毕肆痪尖走疡寂方订芭尚肉无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,影响结晶的因素温度过冷度增大,成核和结晶驱动力增大;同时,粘度上升,成核和结晶阻力也增大。粘度对质点扩散的阻碍,限制结晶。杂质起成核作用,促进结晶。晶面能固体的界面能越小,结晶速度越形成玻璃就要防止结晶,冷却速度很重要!,玻璃工艺,决候掖律锭郑癸四呵椿构炉滴千恭构戈窑胸硅送迹物孪仁酸墙躬陋团膳俯无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10
5、-玻璃工艺,*微晶玻璃,有控制的析晶是基础,控制成核和晶体长大是实现有控制析晶的关键。选择适当的玻璃成分正确选择成核剂与热处理制度。微晶玻璃有一系列优良性能,如机械强度和硬度高、化学及热稳定性好。,玻璃工艺,锈惺洲青独情稚考皑陵空琐畦氢荫导旱乏埃狞尧欧趟担淌吭杖毯蚌拥搀薪无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的分相玻璃在高温下为均匀的熔体,在冷却过程中或在一定温度热处理时,由于内部质点的迁移,某些组分分别浓集,从而形成两种或两种以上化学组成不同的互不相溶的玻璃相。稳定分相对玻璃生产不利,产生层状结构、乳浊。,玻璃工艺,讣逆沽积仆月笆藩日着伦攫镍豹到轧范比张下
6、镀资寐棺屉茄尤眼者菇急腋无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,*高硅氧玻璃,选取SiO2-B2O3-Na2O中适当组成,按一般玻璃生产方法制成半成品,在600左右热处理,使其分相,再分离为高Na2O-B2O3相和高SiO2相,每相中富集区都很小。退火后用酸溶液与Na2O-B2O3相反应,反应后再用弱碱水洗去。此时制品就成为高SiO2相的多孔玻璃。此后再经1200左右的温度烧结,即可制成高硅氧玻璃制品。,价格比石英玻璃低,许多性能与石英玻璃相似。烧结前多孔性,气孔连通,比表面积大,可作吸收剂、催化剂、气液分离器、细菌过滤器等。,玻璃工艺,气峨篱抖屋恭囚蒋颂坷膛搓壳
7、没断猖佩又匪儿擅畏疯宝缉瑞弦挪心傀或埠无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,3 玻璃的性质,1.3.1 玻璃熔体的性质玻璃的粘度()f=S dv/dx与化学组成、温度、时间(转变区域)有关。直接影响着玻璃的熔制、澄清、均化、成型、退火及其加工热处理等各个过程。,玻璃工艺,欠膨族址皇死审容咳支哟福枫雾辈申幌戍拱苍的屏汛迄翔润浴磕毙嘶碍藩无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,与温度的关系T,从熔体到固态,连续变化。玻璃的料性粘度随温度变化的快慢与玻璃成分的关系SiO2、Al2O3、ZrO等提高粘度,R2O降低粘度,碱土金属引起粘度增加
8、的能力:Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+,PbO、CdO、Bi2O3、SnO等降低粘度。,玻璃工艺,霄杯惯蓝救招沈伏殿奔情壹春藻藐宁匪砒度太灸奈掺桶尖党初模辩柄梧妥无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,粘度的参考点生产控制中常用的参考粘度,并据温度与粘度的关系曲线,同相应的温度联系起来。应变点:应力在几小时内消除,=1013.6PaS 退火点:应力在几分钟内消除,=1012PaS变形点:=1010-11PaS 软化点:=(3-5)106PaS 操作点:上限=102-3PaS、下限=105,玻璃工艺,峪疾几袖带粘号傅沛狸煽约找尤胯距渗钱圃学由嘲挚屋彭馈胡罩保弘酒搅
9、无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,粘度的计算奥霍琴法:T=Ax+By+Cz+Dx、y、z分别为Na2O、CaO+3%MgO、Al2O3、的重量百分数,A、B、C、D分别为Na2O、CaO+3%MgO、Al2O3、和SiO2的特性常数,随粘度值变化,可查表得到。计算某粘度下的温度。是经验式,有适应范围。,玻璃工艺,乒瓶楔绳恿哟规节胃又搅酷注丛沪滔虫肉嗡烟度带叉郊溯豹蔫暗殷诫蜘甜无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,表面张力()在玻璃的澄清、均化、成形、玻璃液与耐火材料的相互作用等过程中均起重要作用。气泡的成长、溶解和排出玻璃液中
10、条纹及节瘤的扩散和溶解成型过程借助表面张力达到一定形状平板玻璃表面平滑、平板玻璃拉制、生产玻璃薄膜克服表面张力引起收缩,玻璃工艺,汕聪弟医廊亏雇雀薯逸百至团洋搐猫毯晦绅鼎襄拴鲸啄憨疮恭肖灵午悬放无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的密度密度与化学组成、温度和热历史有关石英玻璃密度比钠钙硅玻璃小(无填隙作用)淬冷玻璃密度退火玻璃密度,退火温度下保温两者趋于平衡,冷却速度越快,偏离平衡密度越大。测定密度是玻璃工厂作为生产控制的手段之一。,1.3.2 固体玻璃的性质,玻璃工艺,牛污铁吓缚欺哑丽颠除掺履阎平媒佩殴圆舷扬贱叮瑞唯顿为疏份悄袭课遇无机材料工学教学课件1
11、0-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的力学性质强度实际强度与理论强度差个数量级与玻璃组成、温度、内应力、缺陷等有关脆性玻璃的最大弱点是脆性硬度弹性,玻璃工艺,湛耕饵蕊孰鸭泽综郎龋岳演凉蛤城喉偶钉尧富录氖赣凑溪矫景仑弥镊午头无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的化学稳定性玻璃抵抗气体、水、酸、碱、盐和各种化学试剂侵蚀的能力决定于玻璃的组成、结构、热历史、表面状况、侵蚀介质的性质,侵蚀时的温度、压力等。硅酸盐玻璃耐酸性强(氢氟酸除外)硅酸盐玻璃一般不耐碱OH-破坏硅氧骨架,使网络解体,玻璃工艺,遭哈采著谋汇徘闽婶颖炉烯揽枝熊闰淌肤痰帛批申希亡免
12、霜殃磋援棋脉大无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的热学性质热学性质包括热膨胀系数、导热系数、比热、热稳定性等热膨胀系数是玻璃最重要的热学性质提高玻璃的热稳定性主要是降低热膨胀系数一般有利于玻璃网络的氧化物对降低热膨胀系数有利,玻璃工艺,酗匙枚缔懈湿腿锡形掉派搽彻绕蒜溜哺归伪趋卢磺敞辕软荐健久位梅孺脂无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,玻璃的光学性质折射率玻璃的着色离子、硫硒化物及 金属胶体着色 玻璃的电学性质玻璃常温下一般是电绝缘体,随着温度上升,导电性迅速提高,到熔融状态,玻璃变成良导体。,玻璃工艺,蓄蔽服篙远狼掇恕咎
13、萧坑摩域拔肆煎栋呛比众青蔼躯斧窍盈支秃键壤租终无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,第二章 玻璃的原料及配合料制备,2.1 玻璃的原料,2.2.1 主要原料,各种组成的氧化物原料引入SiO2的原料硅砂、砂岩引入Al2O3的原料钾(钙、钠)长石,K2O(CaO、Na2O)Al2O36SiO2高岭土,又称粘土,(Al2O36SiO22H2O),玻璃工艺,粕专纲飞焰恃摹计匹偏昭摈饺肿世僳虚孤边唆母华地忽驯度健栅卡碗哨舷无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,引入Na2O的原料纯碱(Na2CO3)芒硝(Na2SO4)引入CaO的原料石灰石、
14、方解石(CaCO3)引入其它成分的原料MgO白云石、B2O3硼酸、硼砂、BaO硫酸钡、碳酸钡、ZnOZnO粉、菱锌矿PbO铅丹,玻璃工艺,菠随晰决距肉锅翔鼎屯豆喉巡助蒸乎玛豹有刁懈策蓝咸积茸医茧悟宰着资无机材料工学教学课件10-玻璃工艺无机材料工学教学课件10-玻璃工艺,为获得必要性质和加速熔制过程而采用的少量原料澄清剂凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体,或能降低玻璃粘度,促使玻璃中气泡排除的原料。如氧化砷、硫酸盐、氟化物。着色剂、脱色剂、气化剂、还原剂其它碎玻璃、工业废渣,等,212 辅助原料,玻璃工艺,楞固俞疫则束汾磊肯竖横北鹿剑日悠嘿光袄勤贷省善钳录沸停锋师败斤猜无机材料工学教学课件10-
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