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无机材料工艺学
5.2.2 配合料的制备
5.2.2.1 配合 料制备的工艺 流程
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无机材料工艺学
5.2.2.2 配合料的称量、混合及输送
• 影响混合均匀度的因素：原料的配比、原料的粒 度、原料的密度、混合时间、配合料的水分、混 合机的结构等。 • 原料的加入顺序 • 辅助原料的加入方式 • 碎玻璃加入配合料的方式
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5.2.2.3 配合料的质量控制和质量要求
1. 质量控制 （1）原料成分的控制； （2）原料水分的控制； （3）原料颗粒度的控制； （4）称量精度的控制； （5）混合均匀度的控制； （6）分料（分层）的控制； （7）粉料的飞料、沾料、剩料、漏料的控制。
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5 乳浊剂 在玻璃中溶解度不大，随着温度的下降，重新 以微粒状从玻璃中析出，使玻璃产生乳浊的现象。 氟化物、磷酸盐、锡化合物、砷化合物、 锰化合物。 6 氧化剂及还原剂 在熔制玻璃时能释放或夺取氧的物质。 氧化剂：硝酸盐、氧化铈、五氧化二砷等。 还原剂：碳、SnO2、锑粉、酒石酸等。
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一些钠硅酸盐在1400℃的粘度
组成 SiO2 Na2O SiO2 Na2O SiO2 2Na2O SiO2 O/Si 2.0 2.5 3.0 4.0 粘度（Pas） 109 28 0.16 ＜0.1
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无机材料工艺学
② 表面张力
玻璃的表面张力：玻璃与另一相接触的相分界面上在 恒温、恒容下增加一个单位表面时 所做的功（N/m或J/m2）。
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普通工业玻璃制品
瓶罐玻璃、器皿玻璃、保温瓶玻璃、平板玻璃、 仪器玻璃、电真空玻璃、封接玻璃、泡沫玻璃、 眼镜玻璃、纤维玻璃。
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特种玻璃
玻璃纤维、溶胶-凝胶玻璃、生物玻璃、微晶玻璃、 石英玻璃、光学玻璃、防护玻璃、半导体玻璃、 激光玻璃、超声延迟线玻璃、声光玻璃。
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MgO
CaO SrO
520
510 490
BaO
ZnO CdO MnO FeO
21
470
450 430 390 490
包括La2O3、Pr2O3、Nd2O3、GeO2
类别 第Ⅱ 类中 间性 质的 组分
组分 K2 O
1300℃组分的特性常数 L (×10-3N/m) 可变的，数值小，可能为负值 Na2AlF6、Na2SiF6也能显著降低表面 张力
无机材料工艺学
第五章 玻 璃
1
无机材料工艺学
本章内容
概述 玻璃配合料的制备 玻璃的熔制 玻璃的成型与退火 玻璃制品的加工 特种玻璃

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无机材料工艺学
5.1
概
述
玻璃的种类及特性 玻璃的发展史
硅酸盐玻璃的组成与结构
玻璃的结构因素与性质 主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途
无机材料工艺学
5.2.1.2 辅助原料
辅助原料：使玻璃获得某些必要性质和加速 熔制过程的原料。 1 澄清剂 在高温下分解或气化形成气体以促进玻璃液 气中气泡排除的物质。 As2O3、Sb2O3、氟化物、CeO2、硫酸盐、 硝酸盐、铵盐等。 2 助熔剂 促进玻璃熔制过程中加速的原料。 氟化物、硼化合物、硝酸盐、钡化合物等。
表面张力影响气泡和结晶的生成和长大，玻璃中条纹 的消失、均匀性的改进、玻璃成型。
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类别
组分 SiO2
1300℃组分的特性常数 L (×10-3N/m) 290 250 350 350 380 390
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组成 氧化 物对 玻璃 表面 张力 的影 响
TiO2 ZrO2 SnO2 第Ⅰ 类非 表面 活性 组分 Al2O3 BeO
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器皿玻璃
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无机材料工艺学
3.平板玻璃
平板玻璃产量最大，用途最广，在建筑、交通及 其他领域有广泛的应用。 包括窗玻璃、压花玻璃、夹丝玻璃、夹层玻璃、 双层中空玻璃、有色玻璃、吸热和反射玻璃、光致变 色玻璃等。
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平板玻璃
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压花玻璃
火 焰
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树 皮
玫
石英玻璃
或RO
x－射线衍射分析
红外线光谱
结构单元是[SiO4],且四面体共角相连
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非桥氧键产生
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近代玻璃结构假说：晶子学说、无规则网络 学说、凝胶学说、五角对称学说、高分子学说 等。 • 晶子学说 不连续性、微不均匀性、有序性 • 无规则网络学说 连续性、均匀性、无序性
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无机材料工艺学
碱对硅酸盐玻璃的侵蚀：
Si O Si OH Si OH O Si
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无机材料工艺学
大气对玻璃的侵蚀： 是水汽、二氧化碳、二氧化硫等作用的总和。 耐水性： ZrO2 ＞Al2O3 ＞ TiO2 ＞ZnO ＞ MgO ＞ CaO ＞BaO 耐酸性： ZrO2 ＞Al2O3 ＞ZnO ＞ CaO ＞ TiO2 ＞ MgO ＞BaO
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无机材料工艺学
5.2 玻璃配合料的制备
玻璃原料 玻璃组成设计 配合料的制备
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无机材料工艺学
5.2.1 玻璃原料
5.2.1.1 主要原料 玻璃形成体、玻璃调整体、玻璃中间体 SiO2 、Al2O3、B2O3、P2O5、MgO、BaO、 ZnO、PbO、Na2O、CaO、K2O
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3
无机材料工艺学
5.1.1 玻璃的种类及特性
玻璃：由熔融物质冷却硬化得到的非晶态固体， 其结构为短程有序，长程无序。 广义的玻璃：单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃 狭义的玻璃：无机玻璃
玻璃是具有一定透明度的均匀脆性体。
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无机材料工艺学
1.玻璃的种类
化学组成分类： 硅酸盐玻璃、硼酸盐、磷酸盐、锗酸盐、砷酸盐、 锑酸盐、碲酸盐、铝酸盐、钒酸盐、硒酸盐、 钼酸盐、钨酸盐、铋酸盐及镓酸盐玻璃， 硫系玻璃、卤化物玻璃、卤氧化物玻璃、氮氧玻璃、 金属玻璃。
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无机材料工艺学
5.1.3 硅酸盐玻璃的组成与结构
1.硅酸盐玻璃的组成
玻璃中氧化物的作用分类 玻璃形成体 B2O3 SiO2 GeO2 P2O5 V2O5 As2O3 玻璃中间体 Al2O3 Sb2O3 ZrO2 TiO2 PbO BeO ZnO
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玻璃调整体 MgO Li2O BaO CaO SrO Na2O K2O
无机材料工艺学
钠硅酸盐玻璃结构示意图
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无机材料工艺学
普通硅酸盐玻璃的组成
组成：Na2O-CaO-SiO2 添加：Al2O3、B2O3、MgO、BaO、ZnO、PbO、 K2O、Li2O
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无机材料工艺学
2. 玻璃结构
• 玻璃的结构：是指玻璃中质点在空间的几何配置、有序程 度以及彼此间的结合状态。 • 玻璃结构特点：近程有序，远程无序。 加入 R2O • 玻璃结构的研究
2. 固体玻璃的性质
（1）玻璃的密度
取决于构成玻璃的原子的质量，与原子堆积的紧 密程度及其配位数、温度有关。 密度测定方法：排液失重法、比重瓶法、 悬浮法。
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无机材料工艺学
（2）玻璃的热学性质
热膨胀系数、导热性系数、比热容、热稳定性等。
热膨胀系数随化学组成的变化，决定于各种阳离子 和氧离子之间的吸引力，玻璃的网络骨架。
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无机材料工艺学
（3）玻璃的电学性质
玻璃是高电阻率的绝缘材料，电学性质主要是电 导、介电性和半导体性。 硅酸盐玻璃属于绝缘体，具有离子导电性质； 钒磷玻璃、钠铁硼硅玻璃及硫系玻璃具有半导体 性，属于电子导电； 特殊的氧化物、卤化物、硫化物及复合系统形成 的玻璃具有快离子导电性质，电导性介于半导体和导 体之间。
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组成 氧化 物对 玻璃 表面 张力 的影 响
Rb2O Cs2O PbO B2O3 Sb2O3
P2O5 As2O3
第Ⅲ V2O5 类难 WO3 可变的，并且是负值 熔表 面活 MoO3 SO3能使玻璃的表面张力降低 性强 CrO3 组分 (Cr2O3) 20%~30%或更多 SO3
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无机材料工艺学
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无机材料工艺学
（5）玻璃的光学性质
① 光吸收 ② 折射率 ③ 色散
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无机材料工艺学
（6）玻璃的化学稳定性
玻璃的化学稳定性指玻璃抵抗表面变质或破坏 的能力，取决于玻璃的组成、结构、热历史、表面 状况、侵蚀介质的性质以及侵蚀时的温度、压力、 时间、侵蚀状态等。 水对硅酸盐玻璃的侵蚀：
Si Na H Si OH Na
37 瑰
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甲 骨 文
七 巧 板
钻 石
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磨砂玻璃
用磨砂玻璃分隔浴室
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早春
方套方
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飘
小条码
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无机材料工艺学
银装素裹
清明上河图
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红色龙凤图
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冰凌花
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夹丝夹网玻璃
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夹层玻璃
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Li2O Na2O
•
K2O
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R2O-SiO2玻璃弹性模量的变化
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5.1.2 玻璃的发展史
• • • • 3000多年前，欧洲腓尼基人发明了玻璃。 4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。 1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。 1688年，纳夫发明了制作大块玻璃的工艺，从此， 玻璃成了普通的物品。 • 1959年，英国匹儿金顿公司发明浮法生产平板玻 璃，是世界玻璃生产发展史上的一次重大变革。