材料概論玻璃第1頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃玻璃的結(jié)構(gòu)特征玻璃的主要原料和作用玻璃的生產(chǎn)工藝過(guò)程玻璃在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和比重平板玻璃的生產(chǎn)方式和發(fā)展方向光導(dǎo)玻璃纖維的工作原理和制作方法第2頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃一種較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時(shí)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過(guò)程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。普通玻璃化學(xué)氧化物的組成(Na2O·CaO·6SiO2),主要成份是二氧化硅。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來(lái)隔風(fēng)透光，屬于混合物。玻璃簡(jiǎn)單分類主要分為平板玻璃和深加工玻璃。第3頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的主要原料和作用SIO2是重要的玻璃形成氧化物，它能提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能、電學(xué)性能、熱學(xué)性能等。但其含量過(guò)高則會(huì)提高熔化溫度而且可能導(dǎo)致析晶。引入SIO2原料的主要有硅砂和砂巖。

(1）硅砂也叫石英砂，它主要由石英顆粒組成。質(zhì)地純凈的硅砂為白色，一般硅砂因含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì)而呈淡黃色或紅褐色。第4頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（2）砂巖砂巖由石英顆粒（沙子）形成，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，通常呈淡褐色或紅色，主要含硅、鈣、黏土和氧化鐵。砂巖是一種沉積巖，主要由砂粒膠結(jié)而成的，其中砂里粒含量要大于50%。絕大部分砂巖是由石英或長(zhǎng)石組成的。

AL2O3能夠降低玻璃析晶傾向，提高化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，改善熱穩(wěn)定性，但當(dāng)其含量過(guò)多時(shí)（大于5%），就會(huì)增高玻璃液的黏度，是熔化和澄清發(fā)生困難，反而增加析晶傾向，并容易使玻璃原板上出現(xiàn)波筋等缺陷。引入AL2O3的原料主要在長(zhǎng)石和高嶺土上。玻璃的主要原料和作用第5頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

CaO

加入適量的氧化鈣，能降低玻璃演的高溫黏度，促進(jìn)玻璃眼的熔化和澄清。溫度降低時(shí)，能增加玻璃液黏度，有利于提高引上速度。缺點(diǎn)是含量增高時(shí)，會(huì)增加玻璃的析晶傾向，減少玻璃的穩(wěn)定性，提高退火溫度。引入氧化鈣的時(shí)石灰石、方解石。

MgO氧化鎂其作用與氧化鈣類似，但沒(méi)有氧化鈣增加玻璃析晶傾向的缺點(diǎn)，因此可用適量氧化鎂代替氧化鈣，但過(guò)量則會(huì)出現(xiàn)透輝石結(jié)晶，提高退火溫度，降低玻璃對(duì)水的穩(wěn)定性。引入氧化鎂的是白云石。玻璃的主要原料和作用第6頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Na2O、K2O

氧化鈉、氧化鉀為良好的助溶劑，降低玻璃液的黏度，促進(jìn)玻璃液的熔化和澄清，還能大大降低玻璃析晶傾向，缺點(diǎn)則是降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。引入氧化鈉的原料是純堿和芒硝。

BaO氧化鋇是二價(jià)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物。它能增加玻璃的折射率、密度、光潔度和化學(xué)穩(wěn)定性；少量的BaO（0.5%）能加速玻璃的熔化，但是含量過(guò)高時(shí)，由2BaO+O2=2BaO2的反應(yīng)，使澄清困難。含BaO玻璃吸收輻射線的能力較大，但會(huì)耐火材料侵蝕較嚴(yán)重。玻璃的主要原料和作用第7頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

B2O3氧化硼是玻璃生成氧化物，它以[BO3]和[BO4]為結(jié)構(gòu)組元，在硼硅酸鹽玻璃中與硅氧四面體共同組成結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò).能降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、增加玻璃的折射率、改善玻璃的光澤、提高博得機(jī)械強(qiáng)度。B2O3在高溫是能降低玻璃的粘度，在低溫時(shí)提高玻璃的粘度，所以含B2O3較高的玻璃，成型的溫度范圍較窄，因之可以提高機(jī)械速度。B2O3還起助熔劑的用，加速玻璃的澄清和降低玻璃的結(jié)晶能力。B2O3常隨水蒸氣揮發(fā)，硼硅酸鹽玻璃液表面上因B2O3揮發(fā)減少，會(huì)產(chǎn)生富含B2O3析晶料皮，當(dāng)B2O3引入量過(guò)高時(shí)，由于[BO3]增多，玻璃的膨脹系數(shù)反而增加，發(fā)生反?，F(xiàn)象即—硼反?，F(xiàn)象引入氧化硼的原料是硼酸和硼砂。玻璃的主要原料和作用第8頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的結(jié)構(gòu)特征

一、玻璃態(tài)的通性1.各向同性：均質(zhì)玻璃在各個(gè)方向的性質(zhì)如折射率、硬度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等性能相同。

2.介穩(wěn)性：當(dāng)熔體冷卻成玻璃體時(shí)，它能在較低溫度下保留高溫時(shí)的結(jié)構(gòu)而不變化。

3.可逆漸變性：熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化是可逆和漸變的。

4.連續(xù)性：熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)物理化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化是連續(xù)的第9頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的結(jié)構(gòu)特征

二、幾種典型的玻璃結(jié)構(gòu)1、石英玻璃2、鈉鈣硅玻璃3、硼酸鹽玻璃4、其他氧化物玻璃第10頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃的生產(chǎn)工藝過(guò)程①原料預(yù)加工。將塊狀原料（石英砂、純堿、石灰石、長(zhǎng)石等）粉碎，使潮濕原料干燥，將含鐵原料進(jìn)行除鐵處理，以保證玻璃質(zhì)量。②配合料制備。③熔制。玻璃配合料在池窯或坩堝窯內(nèi)進(jìn)行高（1550~1600度）加熱，使之形成均勻、無(wú)氣泡，并符合成型要求的液態(tài)玻璃。④成型。將液態(tài)玻璃加工成所要求形狀的制品，如平板、各種器皿等。⑤熱處理。通過(guò)退火、淬火等工藝，消除或產(chǎn)生玻璃內(nèi)部的應(yīng)力、分相或晶化，以及改變玻璃的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。第11頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板玻璃的生產(chǎn)方式和發(fā)展方向平板玻璃也稱白片玻璃或凈片玻璃。其化學(xué)成分一般屬于鈉鈣硅酸鹽玻璃，組成范圍是：SiO270～73%（重量，下同）；Al2O30～3%；CaO6～12%；MgO0～4%；Na2O+K2O12～16%。它具有透光、透明、保溫、隔聲，耐磨、耐氣候變化等性能。平板玻璃主要物理性能指標(biāo)：折射率約1.52；透光度85%以上（厚2毫米的玻璃，有色和帶涂層者除外）；軟化溫度650～700°C;熱導(dǎo)率0.81～0.93瓦/（米·開）；膨脹系數(shù)9～10×10-6/開；比重約2.5；抗彎強(qiáng)度16～60兆帕。第12頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板玻璃的生產(chǎn)方式和發(fā)展方向傳統(tǒng)成型方法

1、手工成型主要有吹泡法、冕法、吹筒法等。這些方法由于生產(chǎn)效率低，玻璃表面質(zhì)量差，已逐步被淘汰，只有在生產(chǎn)藝術(shù)玻璃時(shí)采用。

2、機(jī)械成型主要有壓延、有槽垂直引上、對(duì)輥（也稱旭法）、無(wú)槽垂直引上、平拉和浮法等壓延法是將熔窯中的玻璃液經(jīng)壓延輥輥壓成型、退火而制成，主要用于制造夾絲（網(wǎng)）玻璃和壓花玻璃。有槽垂直引上法、對(duì)輥法、無(wú)槽垂直引上法等工藝基本相似，是使玻璃液分別通過(guò)槽子磚或輥?zhàn)?、或采用引磚固定板根，靠引上機(jī)的石棉輥?zhàn)訉⒉Ａ蛏侠?，?jīng)退火、冷卻、連續(xù)地生產(chǎn)平板玻璃。平拉法是將玻璃垂直引上后，借助轉(zhuǎn)向輥使玻璃帶轉(zhuǎn)為水平方向。這些方法在70年代以前是通用的平板玻璃生產(chǎn)工藝。第13頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板玻璃的生產(chǎn)方式和發(fā)展方向新式成型方法

浮法是將玻璃液漂浮在金屬液面上制得平板玻璃的一種新方法，是英國(guó)皮爾金頓公司于1959年研究成功的新工藝。它是將玻璃液從池窯連續(xù)地流入并漂浮在有還原性氣體保護(hù)的金屬錫液面上，依靠玻璃的表面張力、重力及機(jī)械拉引力的綜合作用，拉制成不同厚度的玻璃帶，經(jīng)退火、冷卻而制成平板玻璃(也稱浮法玻璃)。由于這種玻璃在成型時(shí)，上表面在自由空間形成火拋表面，下表面與焙融的錫液接觸,因而表面平滑，厚度均勻,不產(chǎn)生光畸變，其質(zhì)量不亞于磨光玻璃。這種生產(chǎn)方法具有成型操作簡(jiǎn)易、質(zhì)量?jī)?yōu)良、產(chǎn)量高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，80年代已被廣泛采用。如果在錫槽內(nèi)高溫玻璃帶表面上，設(shè)置銅鉛等合金作陽(yáng)極，以錫液作陰極，通以直流電后，可使銅等金屬離子遷移到玻璃上表面而著色，稱作“電浮法”。也可以在錫槽出口與退火窯中間，設(shè)熱噴涂裝置而直接生產(chǎn)表面著色的顏色玻璃、熱反射玻璃等第14頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月平板玻璃的生產(chǎn)方式和發(fā)展方向未來(lái)平板玻璃的主要用途

1、設(shè)施農(nóng)業(yè)

2、光伏發(fā)電（光伏用玻璃板）

3、光熱發(fā)電第15頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光導(dǎo)玻璃纖維的工作原理和制作方法光導(dǎo)纖維又稱光學(xué)纖維。是能傳導(dǎo)光信號(hào)的纖維材料，一般是直徑僅幾微米的帶包層的圓柱形石英玻璃纖維。

光導(dǎo)纖維傳光原理是不同折光率介質(zhì)界面的全反射現(xiàn)象，即光從折射率大的光密介質(zhì)以一定角度射向折射率的小光疏介質(zhì)時(shí)，光在界面會(huì)發(fā)生全反射而全部折回光密介質(zhì)。這一定的角度稱全反射臨界角。光導(dǎo)纖維的纖芯是光密介質(zhì)，而包層是光疏介質(zhì)，傳輸?shù)墓庑盘?hào)只要在界面的入射角大于臨界角，光就在纖芯中曲折反射前進(jìn)而不會(huì)泄漏。這種帶包層的光纖稱芯皮型光纖。纖芯和包層的折光率在界面突然變化的芯皮型光纖稱為階躍光纖；而折射率從纖芯的高折射率逐漸過(guò)渡變化到高層的低折射率，光在纖芯中波浪式前進(jìn)的芯皮層光纖稱為梯度型光纖。這是20世紀(jì)末應(yīng)用較多的兩種芯皮型光導(dǎo)纖維。

還有一類傳光原理不同的自聚集光導(dǎo)纖維。這類光纖的材料和結(jié)構(gòu)，使傳輸?shù)墓鈺?huì)自動(dòng)向光纖中心軸線靠攏，猶如光通過(guò)凸透鏡聚焦一樣，也可保證光在傳輸中不會(huì)泄漏。

光導(dǎo)纖維是由兩種或兩種以上折射率不同的透明材料通過(guò)特殊復(fù)合技術(shù)制成的復(fù)合纖維。第16頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光導(dǎo)玻璃纖維的工作原理和制作方法預(yù)制棒和尾管的入庫(kù)拋光流程：將預(yù)制棒和尾管分別固定在機(jī)盡量使其切面對(duì)齊，經(jīng)過(guò)高溫持續(xù)加熱1小時(shí)，熔化焊接，磨平焊接口，冷卻取下。拉絲過(guò)程測(cè)試參數(shù)、篩選參數(shù)第17頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和比重

玻璃工業(yè)屬基礎(chǔ)的原材料產(chǎn)業(yè)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極為密切的聯(lián)系。玻璃及其加工制品廣泛應(yīng)用于建筑、交通運(yùn)輸、裝飾裝修、電子信息、太陽(yáng)能利用及其他新興工業(yè)。它不僅用作生產(chǎn)資料，也是不可缺少的生活資料?；厥讱v史，我們可以將中國(guó)玻璃工業(yè)的發(fā)展追溯到100年前，1903年之前，我國(guó)所用的平板玻璃都是從國(guó)外進(jìn)口。自1904年開始籌建2家屬于民族工業(yè)性質(zhì)的平板玻璃工廠以來(lái)，中國(guó)的玻璃工業(yè)已走過(guò)了100余年的發(fā)展歷程。解放前夕，偌大的中國(guó)只有3家總產(chǎn)量不過(guò)幾十萬(wàn)重量箱的玻璃廠。改革開放初期，1978年我國(guó)平板玻璃總產(chǎn)量也僅有1784萬(wàn)重量箱。中國(guó)玻璃工業(yè)的跨越式發(fā)展，是在改革開放后30年里實(shí)現(xiàn)的。這30年的歷史進(jìn)程，推動(dòng)和見(jiàn)證了中國(guó)玻璃工業(yè)所發(fā)生的翻天覆地的巨大變化。今天，中國(guó)的玻璃工業(yè)已經(jīng)從過(guò)去幾乎是一張白紙發(fā)展成為世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的平板玻璃生產(chǎn)國(guó)，總產(chǎn)量達(dá)5.3億重量箱，占世界總產(chǎn)量的48％，浮法技術(shù)主導(dǎo)了平板玻璃的發(fā)展，2007年浮法玻璃產(chǎn)量已占平板玻璃總產(chǎn)量的83％以上；加工玻璃發(fā)展迅速，基本滿足了建筑業(yè)、汽車業(yè)和其他新興產(chǎn)業(yè)的需要，平板玻璃及加工玻璃產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高人民生活水平所不可或缺的重要材料工業(yè)。第18頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和比重?zé)o機(jī)非金屬新材料的發(fā)展對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造與升級(jí)，對(duì)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成

與發(fā)展，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展都起著舉足輕重的作用，是對(duì)世紀(jì)我國(guó)國(guó)防工業(yè)

和國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可缺少的重要關(guān)鍵材料。

玻璃纖維與特種玻璃纖維。其主要產(chǎn)品有無(wú)堿、中堿、高堿玻璃纖維；高強(qiáng)、

高彈玻璃纖維；耐高溫、抗燒蝕高硅氧纖維；耐輻照纖維；低價(jià)電玻璃纖維；各

種光學(xué)纖維等及其制品。它們具有耐高溫、電絕緣、隔熱以及光學(xué)特性等，廣泛

用于電力、電子、石化、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域。E玻璃纖維產(chǎn)量現(xiàn)躍居世界第四位，大部分產(chǎn)品性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，已出口美國(guó)、日本、歐洲等。特種玻璃纖維及制品的工藝技術(shù)水平不斷提高，如自行研制開發(fā)的20孔雙坩堝生產(chǎn)傳光束工藝技術(shù)、細(xì)編穿刺織物工藝技術(shù)等居國(guó)際領(lǐng)先地位。高強(qiáng)玻璃纖維是我國(guó)高性能復(fù)合材料的三大增強(qiáng)基材，也是目前唯一實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的增強(qiáng)基村，產(chǎn)品性能已達(dá)到前蘇聯(lián)、法國(guó)、美國(guó)同類產(chǎn)品水平。第19頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月玻璃在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用和比重

玻璃鋼與高性能復(fù)合材料。其總產(chǎn)量居世界第五位，現(xiàn)正大力發(fā)展機(jī)械化成

型工藝，生產(chǎn)企業(yè)正朝向?qū)I(yè)化、規(guī)模化方向發(fā)展，產(chǎn)品已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)

和宇航、艦船等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)發(fā)射的各種衛(wèi)星、導(dǎo)彈。火箭和水中兵

器等均采用了自行研制生產(chǎn)的玻璃鋼及高性能復(fù)合材料。

特種玻璃。現(xiàn)已生產(chǎn)的產(chǎn)品有航空玻璃、安全玻璃、溶封玻璃、計(jì)量玻璃以

及紅外、防紫外、電磁屏蔽玻璃等，計(jì)200多個(gè)品種，

除滿足我國(guó)航空、電子、

汽車、現(xiàn)代建筑、公安部門發(fā)展的需要外，有些產(chǎn)品已經(jīng)出口。我國(guó)自行設(shè)計(jì)制

造的各種飛機(jī)、火車、汽車、船艦用風(fēng)擋玻璃、電加溫玻璃、防彈抗鳥撞安全玻

璃、屏蔽玻