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1、（1）各向同性）各向同性（2）无固定熔点）无固定熔点（3）亚稳性）亚稳性（4）变化的可逆性（图）变化的可逆性（图）（5）可变性）可变性较为流行的两种学说：晶子学说和无规则网络学说。较为流行的两种学说：晶子学说和无规则网络学说。晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，这对晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域，这对于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值。但初于玻璃的分相、晶化等本质的理解有重要价值。但初期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，期的晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体，并未指出相互之间的联系，因而对玻璃结构的理解是并未指出相互之间的联系，因而对玻璃结构的理解是初级的和不
2、完善的。在长期的发展过程中，该学说将初级的和不完善的。在长期的发展过程中，该学说将晶子的看法逐渐深化，目前倾向于晶子不同于具有正晶子的看法逐渐深化，目前倾向于晶子不同于具有正常晶格的微小晶体，而是晶格极度变形的较有规则排常晶格的微小晶体，而是晶格极度变形的较有规则排列的区域。在多组分玻璃中，晶子的化学组成也可不列的区域。在多组分玻璃中，晶子的化学组成也可不同。晶子相互间由中间过度层所隔离，距晶子愈远，同。晶子相互间由中间过度层所隔离，距晶子愈远，不规则程度也愈显著。不规则程度也愈显著。总的说来，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、总的说来，晶子学说强调了玻璃结构的近程有序性、不均匀性和不连续性
3、。不均匀性和不连续性。无规则网络学说提出氧化物无规则网络学说提出氧化物AmOn能形成玻璃应具能形成玻璃应具备以下条件：备以下条件：（1）氧离子最多同两个阳离子氧离子最多同两个阳离子A相结合；相结合；（2）围绕阳离子围绕阳离子A的氧离子数不应过多（一般为的氧离子数不应过多（一般为3或或4）；）；（3）网络中这些氧多面体以顶角相连，不能以多网络中这些氧多面体以顶角相连，不能以多面体的边或面相连；面体的边或面相连；（4）每个多面体中至少有三个氧离子与相邻的多每个多面体中至少有三个氧离子与相邻的多面体相连形成三度空间发展的无规则连续网络。面体相连形成三度空间发展的无规则连续网络。（a）石英玻璃结构模型
4、）石英玻璃结构模型（b）石英晶体结构模型）石英晶体结构模型（c）钠钙硅玻璃结构模型）钠钙硅玻璃结构模型无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性、统无规则网络学说着重说明了玻璃结构的连续性、统计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性、内部计均匀性与无序性，可以解释玻璃的各向同性、内部性质均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等。性质均匀性和随成分改变时玻璃性质变化的连续性等。玻璃的结构特征是短（近）程有序长（远）程无序，玻璃的结构特征是短（近）程有序长（远）程无序，即在宏观上玻璃主要表现为无序均匀和连续性，而在即在宏观上玻璃主要表现为无序均匀和连续性，而在微观上它又是有序、不均匀和不连续的。微
5、观上它又是有序、不均匀和不连续的。从动力学的观点看，生成玻璃的关键是熔体的冷却从动力学的观点看，生成玻璃的关键是熔体的冷却速度。速度。乌尔曼提出的三乌尔曼提出的三T图图由由T-T-T曲线曲线“鼻尖鼻尖”之点可粗略求得该物质的形之点可粗略求得该物质的形成玻璃的临界冷却速度。成玻璃的临界冷却速度。式中：式中：TN=TMTN，TN为为T-T-T曲线曲线“鼻尖鼻尖”之之点的温度，点的温度，N为为T-T-T曲线曲线“鼻尖鼻尖”之点的时间，之点的时间，TM为熔点。为熔点。NNcTdtdT)(传统的熔融冷却法玻璃制备工艺包括：配合料的制传统的熔融冷却法玻璃制备工艺包括：配合料的制备、玻璃的熔制、澄清、均化、
6、冷却、成形、退火及备、玻璃的熔制、澄清、均化、冷却、成形、退火及后加工后加工。（1）主要原料）主要原料 酸性氧化物原料酸性氧化物原料SiO2：形成体，硅氧四面体构成三维网络结构；：形成体，硅氧四面体构成三维网络结构；B2O3：形成体，硼氧三角体或四面体构成层状或网：形成体，硼氧三角体或四面体构成层状或网络结构；络结构；Al2O3：中间体，可以四面体或八面体的形式存在；：中间体，可以四面体或八面体的形式存在；P2O5：形成体，磷氧四面体构成三维网络结构。：形成体，磷氧四面体构成三维网络结构。碱性氧化物原料碱性氧化物原料碱金属：氧化钠、氧化钾、氧化锂等碱金属：氧化钠、氧化钾、氧化锂等，提供游离氧，
7、提供游离氧，起到断网作用；起到断网作用；碱土金属：氧化钙、氧化镁、氧化钡等，调节玻璃碱土金属：氧化钙、氧化镁、氧化钡等，调节玻璃的性能；的性能；其他碱性氧化物：二氧化钛、二氧化锆等。其他碱性氧化物：二氧化钛、二氧化锆等。（2）辅助原料）辅助原料澄清剂：往玻璃配合料或玻璃熔体中，加入一种高澄清剂：往玻璃配合料或玻璃熔体中，加入一种高温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中温时本身能气化或分解放出气体，以促进排除玻璃中气泡的物质。气泡的物质。着色剂：使玻璃着色的物质。根据着色剂在玻璃中着色剂：使玻璃着色的物质。根据着色剂在玻璃中呈现的状态不同，分为离子着色剂，胶态着色剂和硫呈现的状态不同，分
8、为离子着色剂，胶态着色剂和硫硒化物着色剂三类。硒化物着色剂三类。脱色剂：脱色剂按其作用，主要分化学脱色剂和物脱色剂：脱色剂按其作用，主要分化学脱色剂和物理脱色剂两种。理脱色剂两种。乳浊剂：使玻璃产生不透明的乳白色的物质。乳浊剂：使玻璃产生不透明的乳白色的物质。助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的原料。助熔剂：能促使玻璃熔制过程加速的原料。（3）碎玻璃）碎玻璃采用碎玻璃不但可以利用废物，而且在合理使用下，采用碎玻璃不但可以利用废物，而且在合理使用下，还可以加速玻璃的熔制过程，降低玻璃熔制的热量消还可以加速玻璃的熔制过程，降低玻璃熔制的热量消耗，从而降低玻璃的生产成本和增加产量。耗，从而降低玻璃的生产
9、成本和增加产量。（1）原料的选择）原料的选择应遵循的原则：应遵循的原则：原料的化学组成、矿物组成、颗粒组成都要符合规原料的化学组成、矿物组成、颗粒组成都要符合规定的要求，而且成分稳定；定的要求，而且成分稳定；原料易于加工处理；原料易于加工处理；成本低，能大量供应；成本低，能大量供应；少用对人体健康有害的原料；少用对人体健康有害的原料；对耐火材料侵蚀要小。对耐火材料侵蚀要小。（2）原料的加工处理）原料的加工处理干燥、破碎和粉碎、过筛、除铁、输送。干燥、破碎和粉碎、过筛、除铁、输送。（3）配合料的制备）配合料的制备混合、储存。混合、储存。（1）硅酸盐形成阶段）硅酸盐形成阶段在很大程度上是在固体状态
10、下进行的。料粉的各组在很大程度上是在固体状态下进行的。料粉的各组分发生一系列的物理变化和化学变化，粉料中的主要分发生一系列的物理变化和化学变化，粉料中的主要固相反应完成，大量气体物质逸出。这一阶段结束时，固相反应完成，大量气体物质逸出。这一阶段结束时，配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。配合料变成由硅酸盐和二氧化硅组成的不透明烧结物。大多数玻璃这个阶段在大多数玻璃这个阶段在800900时完成。时完成。（2）玻璃形成阶段）玻璃形成阶段由于继续加热，烧结物开始熔融，低熔混合物首先由于继续加热，烧结物开始熔融，低熔混合物首先开始熔化、同时硅酸盐与剩余的二氧化硅相互熔解，开始熔化、同时硅酸
11、盐与剩余的二氧化硅相互熔解，烧结物变成了透明体，这时已没有未起反应的配合料，烧结物变成了透明体，这时已没有未起反应的配合料，但在玻璃中还存在着大量的气泡和条纹，化学组成和但在玻璃中还存在着大量的气泡和条纹，化学组成和性质尚未均匀一致，普通玻璃在这个阶段的温度约为性质尚未均匀一致，普通玻璃在这个阶段的温度约为12001250之间。之间。（3）澄清）澄清指排除可见气泡的过程。随着温度的继续提高，粘指排除可见气泡的过程。随着温度的继续提高，粘度逐渐下降，玻璃液中的可见气泡慢慢跑出玻璃进入度逐渐下降，玻璃液中的可见气泡慢慢跑出玻璃进入炉气。普通玻璃的澄清过程在炉气。普通玻璃的澄清过程在14001500
12、。存在于玻璃中的气体主要有三种状态，即可见气泡、存在于玻璃中的气体主要有三种状态，即可见气泡、溶解的气体和化学结合的气体。溶解的气体和化学结合的气体。可见气泡的消除按下式两种方法进行：可见气泡的消除按下式两种方法进行：使气泡体使气泡体积增大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失；积增大加速上升，漂浮出玻璃表面后破裂消失；使使小气泡中的气体组分溶解于玻璃液中，气泡被吸收而小气泡中的气体组分溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失。消失。按照按照Stokes定律，气泡上升速度与气泡的半径平方定律，气泡上升速度与气泡的半径平方成正比，而与玻璃粘度成反比。即：成正比，而与玻璃粘度成反比。即：不同直径的气泡通过池深
13、为不同直径的气泡通过池深为1m的玻璃液所需的时间的玻璃液所需的时间)(922grV玻璃液中气泡的消除与表面张力玻璃液中气泡的消除与表面张力所引起的气泡内压所引起的气泡内压力力P的变化有关。的变化有关。实际中最常用的加速澄清的方法是使用澄清剂和搅实际中最常用的加速澄清的方法是使用澄清剂和搅拌。常用的澄清剂有硝酸盐、拌。常用的澄清剂有硝酸盐、As2O3、芒硝、硫酸、芒硝、硫酸铵、食盐、氟化物等。铵、食盐、氟化物等。rghppx2（4）均化）均化玻璃液形成后，玻璃液中带有与玻璃液主体化学成玻璃液形成后，玻璃液中带有与玻璃液主体化学成分不同的条纹和其它不均匀体。分不同的条纹和其它不均匀体。消除方法：玻
14、璃液长时间处于高温下，由于玻璃液消除方法：玻璃液长时间处于高温下，由于玻璃液的热运动及相互扩散、条纹逐渐消失，玻璃液各处的的热运动及相互扩散、条纹逐渐消失，玻璃液各处的化学组成与折射率亦逐渐趋向一致，均化温度可在低化学组成与折射率亦逐渐趋向一致，均化温度可在低于澄清的温度下完成。于澄清的温度下完成。（5）冷却）冷却目的是为了将玻璃液的粘度增高到成形制品所需的目的是为了将玻璃液的粘度增高到成形制品所需的范围，通常约降低范围，通常约降低200-300，冷却的玻璃液要求，冷却的玻璃液要求均匀一致，使有利于成形。均匀一致，使有利于成形。注意避免二次气泡的出现。注意避免二次气泡的出现。玻璃制品的成形过程
15、分为成形和定形两个阶段。玻璃制品的成形过程分为成形和定形两个阶段。（1）成形制度）成形制度指在成形各阶段的粘度指在成形各阶段的粘度-时间或温度时间或温度-时间制度。由时间制度。由于制品的种类，成形方法与玻璃液的性质各不相同，于制品的种类，成形方法与玻璃液的性质各不相同，在每一具体情况下，其成形制度也不相同，而且要求在每一具体情况下，其成形制度也不相同，而且要求精确和稳定。精确和稳定。（2）成形方法）成形方法玻璃的成形方法大致有压制法、拉制法、吹制法、玻璃的成形方法大致有压制法、拉制法、吹制法、压延法、浇铸法和烧结法。最常用的是吹制法和拉制压延法、浇铸法和烧结法。最常用的是吹制法和拉制法。法。吹
16、制法：又分为压吹法、吹吹法和转吹法。吹制法：又分为压吹法、吹吹法和转吹法。拉制法：主要用于生产玻璃管、棒、平板玻璃等，拉制法：主要用于生产玻璃管、棒、平板玻璃等，具体有丹纳法和维罗法。具体有丹纳法和维罗法。消除或减少玻璃中的热应力至允许值的热处理过程。消除或减少玻璃中的热应力至允许值的热处理过程。（1）退火温度）退火温度通常为低于转变温度通常为低于转变温度Tg附近的某一温度。附近的某一温度。（2）退火工艺）退火工艺包括加热、保温、慢冷和快冷四个阶段。包括加热、保温、慢冷和快冷四个阶段。（1）冷加工）冷加工在常温下，通过机械方法来改变玻璃制品外形和表在常温下，通过机械方法来改变玻璃制品外形和表面
17、状态的过程。冷加工的基本方法为：研磨抛光、切面状态的过程。冷加工的基本方法为：研磨抛光、切割、钻孔、切削等。割、钻孔、切削等。（2）热加工）热加工将制品加热到一定的温度，而进行的加工方法。将制品加热到一定的温度，而进行的加工方法。热加工的原理：玻璃的粘度随温度升高而减小，同热加工的原理：玻璃的粘度随温度升高而减小，同时玻璃导热系数较小，所以能采用局部加热的方法，时玻璃导热系数较小，所以能采用局部加热的方法，在需要加工的地方使之局部达到变形软化，甚至熔化在需要加工的地方使之局部达到变形软化，甚至熔化流动，而进行切割、钻孔、焊接等加工。利用玻璃的流动，而进行切割、钻孔、焊接等加工。利用玻璃的表面张力大，使玻璃表面趋于平整的作用，可将玻璃表面张力大，使玻璃表面趋于平整的作用，可将玻璃制品进行火抛光和烧口。制品进行火抛光和烧口。热加工过程中，必须防止玻璃析晶，且应缓慢冷却，热加工过程中，必须防止玻璃析晶，且应缓慢冷却，防止炸裂或产生大的永久应力。防止炸裂或产生大的永久应力。
材料工程基础：第六章第四节（玻璃的熔炼与凝固）
