玻璃工藝學(xué)復(fù)習(xí)題

1、玻璃試題及解答T 1.1玻璃態(tài)物質(zhì)具有以下五個(gè)特性：1. 各向同性2. 無固定熔點(diǎn)3. 亞穩(wěn)性4. 變化的可逆性5. 可變性L1.1.論述玻璃態(tài)物質(zhì)具有的五個(gè)特性(一)各向同性：玻璃態(tài)物質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)排列總的說是無規(guī)則的，是統(tǒng)計(jì)均勻的，因此，它的物理化學(xué)性質(zhì)在任何方向都是相同的。 (二)無固定熔點(diǎn) 玻璃態(tài)物質(zhì)由固體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w是在一定溫度區(qū)域(軟化溫度范圍)內(nèi)進(jìn)行的，它與結(jié)晶態(tài)物質(zhì)不同，沒有確定的熔點(diǎn)。 (三)亞穩(wěn)性 玻璃態(tài)物質(zhì)一般是由熔融體過冷卻而得到。在冷卻過程中粘度急劇增大，質(zhì)點(diǎn)來不及作有規(guī)則排列而形成晶體，沒有釋出結(jié)晶潛熱(凝固熱)，因此，玻璃態(tài)物質(zhì)比相應(yīng)的結(jié)晶態(tài)物質(zhì)含有較大的能量。它不是處于

2、能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)，而屬于亞穩(wěn)狀態(tài)。 (四)變化的可逆性 玻璃態(tài)物質(zhì)從熔融狀態(tài)冷卻(或相反加熱)過程中，其物理化學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生逐漸和連續(xù)的變化，而且是可逆的。 (五)可變性玻璃的性質(zhì)(在一定范圍內(nèi))隨成分發(fā)生連續(xù)和逐漸的變化T1.2從一系列硼酸鹽和硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)，可以看出，橋氧在結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。一般橋氧愈多，結(jié)構(gòu)愈強(qiáng)固，許多物理性能向好的方面轉(zhuǎn)變。反之，橋氧愈少，結(jié)構(gòu)和性能就愈不好。J1.2論述硼酸鹽和硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)的橋氧對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能的影響。從一系列硼酸鹽和硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)，可以看出，橋氧在結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。一般橋氧愈多，結(jié)構(gòu)愈強(qiáng)固，許多物理性能向好的方面轉(zhuǎn)變。反之，橋氧愈少，結(jié)構(gòu)和性能

3、就愈不好。M1.3逆性玻璃。如果玻璃中同時(shí)存在兩種以上金屬離子，而且它們的大小和所帶的電荷也不相同時(shí)，也能制成玻璃。用y代表每個(gè)多面體的橋氧平均數(shù)，當(dāng)y1時(shí)，nD(折射率)與d (密度)顯著下降。M1.10“硼鋁反?！爆F(xiàn)象在鈉硼鋁硅玻璃中，當(dāng)中不存在B203時(shí)，A1203代替Si02能使折射率、密度等上升。當(dāng)玻璃中存在B203時(shí)，同樣地用A1203代替Si02，隨B203含量不同出現(xiàn)不同形狀的曲線。當(dāng)Na20B2O3=4時(shí)出現(xiàn)極大值，而當(dāng)NagOB2O31時(shí)，nD(折射率)與d (密度)顯著下降。L1.11論述網(wǎng)絡(luò)的大小及原子排列方式與形成玻璃的關(guān)系 熔體自高溫冷卻，原子，分子的動(dòng)能減小，它們

4、必將進(jìn)行聚合并形成大陰離子，從而使熔體粘度增大。一般認(rèn)為，如果熔體中陰離子集團(tuán)是低聚合的，就不容易形成玻璃。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小陰離子集團(tuán)(特別是離子；便于位移、轉(zhuǎn)動(dòng)，容易調(diào)整成為晶體，而不利于形成玻璃。反之，如果熔體中陰離子集團(tuán)是高聚合的，例如形成具有三度空間的網(wǎng)絡(luò)或兩度空間的層狀、一度空間鏈狀結(jié)構(gòu)的大陰離子(在玻璃中通常三者兼而有之，相互交迭)，這種錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，由于位移、轉(zhuǎn)動(dòng)、重排困難，所以不易凋整成為晶體，即容易形成玻璃。例如氯化鈉熔體是由自由的Na+離子與C1-離子構(gòu)成，在冷卻過程中，很容易排列成為NaCl晶體，不利于生成玻璃。而SiO2熔體是一種高聚合的三度空間網(wǎng)絡(luò)的大陰離子，因此在

5、冷卻過程中，由于網(wǎng)絡(luò)大，熔體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)動(dòng)、重排都很困難，結(jié)晶激活能力較大，故不易調(diào)整成為晶體，玻璃形成能力很大。B203熔體是一種鏈狀結(jié)構(gòu)，由于陰離子集團(tuán)聚合程度較高，在冷卻過程中，也不易排列成為晶體，易于形成玻璃，但熔體的陰離子集團(tuán)的大小并不是能否形成玻璃的必要條件，低聚合的陰離子因特殊的幾何構(gòu)型或因其間有某種方向性的作用力存在，只要析晶激活能比熱能相對(duì)的大得多，都有可能成為玻璃。 對(duì)于無機(jī)玻璃，因疑固點(diǎn)(Tm)一般較高，大陰離子應(yīng)該是重要條件之一。L1.12論述化學(xué)鍵的性質(zhì)與玻璃形成的關(guān)系 化學(xué)鍵的性質(zhì)對(duì)玻璃的形成也有重要的作用?；瘜W(xué)鍵是表示原子間的作用力，一般分為金屬鍵，共價(jià)鍵、離子鍵

6、、氫鍵及范德華鍵五種形式。但這五種鍵不是絕對(duì)的，例如共價(jià)鍵與離子鍵，共價(jià)鍵與金屬鍵之間有過渡形式。 離子鍵沒有方向性和飽和性，故離子傾向于緊密排列，原子間相對(duì)位置容易改變，因此離子相遇組成晶格的幾率比較大，故離子化合物的析晶激活能不大，容易調(diào)整成為晶體。例如離子鍵化合物NaCl，CaFc等在熔融狀態(tài)時(shí)，以單獨(dú)離子存在，流動(dòng)性很大，在凝固點(diǎn)靠庫倫力迅速組成晶格 共價(jià)鍵有方向性與飽和性，作用范圍較小。但是單純共價(jià)鍵的化合物大都為分子結(jié)構(gòu)，而作用于分子間的為范德華力，由于范德華力無方向性，組成晶格的幾率比較大，一般容易在冷卻過程中形成分子晶格，所以共價(jià)鍵化合物一般也不易形成玻璃。 金屬鍵無方向性，飽

7、和性，金屬結(jié)構(gòu)傾向于最緊密排列，在金屬晶格內(nèi)形成一種最高的配位數(shù)(12)，原子間相遇組成晶格的幾率最大，因此最不容易形成玻璃。 從以上分析可見，比較單純的鍵型如金屬鍵、離子鍵化合物在一般條件下不容易形成玻璃，而純粹的共價(jià)鍵化合物也難于形成玻璃。當(dāng)離子鍵和金屬鍵向共價(jià)鍵過渡時(shí)，形成由離子共價(jià)，金屬共價(jià)混合鍵所組成的大陰離子時(shí)，就最容易形成玻璃。例如離子與共價(jià)鍵的混合鍵(極性共價(jià)鍵)，既具有離子鍵易改變鍵角，易形成無對(duì)稱變形的趨勢(shì)，又具有共價(jià)鍵的方向性飽和性，不易改變鍵長(zhǎng)和鍵角的傾向。前者造成玻璃的長(zhǎng)程無序，后者賦予玻璃短程有序，因此極性共價(jià)鍵化合較易形成玻璃。例如具有極性共價(jià)的SiO2、B2O3

8、等都容易形成玻璃。Q1.12比較單純的鍵型如金屬鍵、離子鍵、共價(jià)鍵化合物在一般條件下不容易形成玻璃，L2.2說明為什么熔體中陰離子集團(tuán)不容易形成玻璃。如果熔體中陰離子集團(tuán)是低聚合的，就不容易形成玻璃。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小陰離子集團(tuán)(特別是離子；便于位移、轉(zhuǎn)動(dòng)，容易調(diào)整成為晶體，而不利于形成玻璃。反之，如果熔體中陰離子集團(tuán)是高聚合的，例如形成具有三度空間的網(wǎng)絡(luò)或兩度空間的層狀、一度空間鏈狀結(jié)構(gòu)的大陰離子(在玻璃中通常三者兼而有之，相互交迭)，這種錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，由于位移、轉(zhuǎn)動(dòng)、重排困難，所以不易凋整成為晶體，即容易形成玻璃。L2.3比較單純的鍵型如金屬鍵、離子鍵化合物在一般條件下不容易形成玻璃，而純

9、粹的共價(jià)鍵化合物也難于形成玻璃。當(dāng)離子鍵和金屬鍵向共價(jià)鍵過渡時(shí)，形成由離子共價(jià)，金屬共價(jià)混合鍵所組成的大陰離子時(shí)，就最容易形成玻璃。例如離子與共價(jià)鍵的混合鍵(極性共價(jià)鍵)，既具有離子鍵易改變鍵角，易形成無對(duì)稱變形的趨勢(shì)，又具有共價(jià)鍵的方向性飽和性，不易改變鍵長(zhǎng)和鍵角的傾向。前者造成玻璃的長(zhǎng)程無序，后者賦予玻璃短程有序，因此極性共價(jià)鍵化合較易形成玻璃。T2.3根據(jù)氧化物單鍵強(qiáng)度的大小，將氧化物分為 、 、 。1. 玻璃形成氧化物2. 中間體氧化物3. 玻璃調(diào)整氧化物L(fēng)2.3根據(jù)氧化物單鍵強(qiáng)度的大小，將氧化物分類。玻璃形成氧化物 鍵強(qiáng)在80千卡克分子以上，它們本身能生成玻璃，如Si02、B203、

10、P205、Ge02等。玻璃調(diào)整氧化物 鍵強(qiáng)在60千卡克分子以下，在通常條件下不能生成玻璃，但能改變玻璃的性能，一般使結(jié)構(gòu)變?nèi)酰鏝a20、K20、CaO等。中間體氧化物 鍵強(qiáng)在6080千卡克分子，其玻璃形成能力介于玻璃形成物與玻璃調(diào)整氧化物之間，但本身不能單獨(dú)形成玻璃。加入玻璃中能改善玻璃的性能，如A1203、BeO、ZnO，Ti02等。Q2.3中間體氧化物的玻璃形成能力介于玻璃形成物與玻璃調(diào)整氧化物之間，其本身不能單獨(dú)形成玻璃。J2.4論述影響金屬核化能力的幾個(gè)主要因素。 1晶格常數(shù)相近 一般認(rèn)為，金屬顆粒誘導(dǎo)析晶時(shí)，只要金屬和被誘導(dǎo)的晶核間晶格常數(shù)之差不超過1015就會(huì)因外延(或稱附生)作

11、用而成核。 2金屬顆粒的大小 金屬顆粒的大小，對(duì)核化能力有重要的作用，一般當(dāng)晶體顆粒達(dá)到一定大小時(shí)，才能誘導(dǎo)主體玻璃析晶。例如在Li20、Si02玻璃中，只有金屬顆粒達(dá)到80埃時(shí)，才能使玻璃發(fā)生結(jié)晶。因?yàn)楹肆Ｐ。拾霃骄托?，核化結(jié)晶的應(yīng)力增大，給主體玻璃的核化和晶化帶來困難。L3.1 關(guān)于Zr02的核化作用，一般認(rèn)為先是從母相中析出富含鋯氧的結(jié)晶(或生成約50埃的富含ZrO2的微不均勻區(qū))，進(jìn)而誘導(dǎo)母體玻璃成核。實(shí)驗(yàn)證明，在Li20-A1203-Si02，MgO-Al2O3-Si02等系統(tǒng)的微晶玻璃中，ZrO2主要誘導(dǎo)形成主晶相為石英固溶體，次晶相為細(xì)顆粒的立方Zr02固溶體。 Zr02在硅

12、酸鹽熔體中，溶解度小，一般超過3就溶解困難而常常從熔體中析出，這是ZrQ作為成核劑的不利一面。如入少量P205能促進(jìn)ZrO2的溶解。L3.2 Ti02的成核機(jī)理比較復(fù)雜，目前尚未徹底弄清。一般認(rèn)為在核化過程中，首先析出富含鈦氧的液相(或玻璃相)。它是一種微小(約50埃)懸浮體，在一定條件下(如熱處理)將轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶相，進(jìn)而使母體玻璃成核和長(zhǎng)大。X射線衍射證明，在含鈦的MgO-A1202-Si02玻璃中析出的懸浮體是鈦酸鎂。其他一些含鈦玻璃，分相后的析出物都不是單純的二氧化鈦Ti02，而是一種鈦酸鹽。 Ti4+在玻璃結(jié)構(gòu)中屬于中間體陽離子，在不同的條件下它可能以六配位TiO6或四配位(Ti04狀態(tài)

13、存在。在高溫(由于配位數(shù)降低)Ti4+可能以四配位參加硅氧網(wǎng)絡(luò)，而與熔體產(chǎn)生良好的混溶。當(dāng)溫度降低，鈦將從鈦氧四面體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐姆€(wěn)定狀態(tài)鈦氧八面體，這時(shí)由于（TiO6）與Ti04)結(jié)構(gòu)上的差別，Ti02就會(huì)與其它RO類型的氧化物一起從硅氧網(wǎng)絡(luò)分離出來(分液)，并以此為晶核，促使玻璃微晶化。 Ti02有縮小Na2O-Si02玻璃不混溶區(qū)的作用(如圖3-2所示)。 從圖3-2可以看出，TiO2在一定程度有減小玻璃分相的作用，因此Ti02不可能通過分相來促使玻璃的核化。L3.3 P205是玻璃形成氧化物，對(duì)硅酸鹽玻璃具有良好的成核能力。常與Ti02，Zr02共用或單獨(dú)用于Li20-A1203-Si0

14、2，Li20-MgO-Si02和MgO-Al2O3-Si02等系統(tǒng)微晶玻璃。P205在硅氧網(wǎng)絡(luò)中易形成不對(duì)稱的磷酸多面體(如圖3-3所示)。加之P5+的場(chǎng)強(qiáng)大于Si4+，因此它容易與R+或R2+一起從硅氧網(wǎng)絡(luò)中分離出來。一般認(rèn)為P205在玻璃中的核化作用，來源于分相。因?yàn)榉窒嗄芙档徒缑婺?，使成核活化能下降?實(shí)驗(yàn)證明，P205能大大提高Na20-SiO2玻璃的不混溶溫度并擴(kuò)大其不混溶區(qū)，(如圖3-4所示)。 從圖也可以看出，當(dāng)以1克分子A1203和1P205,加入于Na2016，SiO284的玻璃中時(shí)，它的不可混溶溫度很接近于原始玻璃，即A1203有縮小不混溶區(qū)的作用，這主要是由于晶態(tài)A1PO

15、4與方石英在結(jié)構(gòu)上相似性所致。M3.4混合堿效應(yīng) 在二元堿硅玻璃中，當(dāng)玻璃中堿金屬氧化物的總含量不變，用一種堿金屬氧化物逐步取代另一種時(shí)，玻璃的性質(zhì)不是呈直線變化，而是出現(xiàn)明顯的極值。這一效應(yīng)叫做混合堿效應(yīng)，例如堿離子的擴(kuò)散系數(shù)，當(dāng)玻璃含有兩種堿離子A和B時(shí)，不論A還是B的自擴(kuò)散系數(shù)都要降低，其數(shù)值隨著兩種離子相對(duì)克分子濃度而改變。 這個(gè)最低點(diǎn)m在(1一x)Na20xCs20 5SiQ玻璃的許多與擴(kuò)散有關(guān)的性能上得到反映，例如玻璃的熱膨脹系數(shù)，電導(dǎo)率和介電損耗等在m的附近為最低，化學(xué)穩(wěn)定性在m點(diǎn)為最高。其它一些與擴(kuò)散無關(guān)的性能，如折射率、密度、硬度等則不出現(xiàn)極值，仍與化學(xué)成分成直線關(guān)系。 混合

16、堿效應(yīng)已在生產(chǎn)實(shí)際得到應(yīng)用，可以在僅僅調(diào)整堿離子種類而不變動(dòng)其他成分的條件下，改變或提高玻璃的性能。例如溫度計(jì)玻璃就是采用單堿成分以防止由于混合堿效應(yīng)而增大零點(diǎn)下降的現(xiàn)象發(fā)生。L3.4解釋混合堿效應(yīng) 大致有下列幾種論點(diǎn)：(1)不同大小堿離子的相互阻擋論。認(rèn)為在混合堿玻璃的擴(kuò)散過程中，較小離子所留下的空位，阻擋大離子的運(yùn)動(dòng)，因而較大離子需要再活化，才能進(jìn)行擴(kuò)散，(2)認(rèn)為同類堿離子間的排斥力大于異類堿離子之間的斥力，因此混合堿玻璃中堿離子與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合力大于單堿玻璃，使混合堿玻璃中堿離子擴(kuò)散活化能增大，3)電動(dòng)力學(xué)交互作用論。認(rèn)為在玻璃中每個(gè)帶正電的堿離子和它所在位置的負(fù)電荷一起，形成一個(gè)電偶極，

17、這個(gè)電偶極要同鄰近的其它電偶極相互作用(即電動(dòng)力學(xué)交互作用)。由于交互作用，一個(gè)堿離子就會(huì)受到其周圍堿離子的牽制，因而擴(kuò)散所需的活化能增加。尤其是，當(dāng)鄰近堿離子由于種類不同而電場(chǎng)振蕩頻率不一致時(shí)，影響更大。在混合減玻璃中，隨著一種堿離子濃度的增加，對(duì)另一種堿離子來說，其鄰近的進(jìn)入交互作用區(qū)的異類堿離子增多，因而交互作用加強(qiáng)，結(jié)果擴(kuò)散活化能隨著異類堿離子含量的增加而變大，這個(gè)論點(diǎn)較受重視。 L3.4 運(yùn)用電動(dòng)力學(xué)交互作用論解釋混合堿效應(yīng)T3.5從熔體或玻璃體中析出晶體，一般要經(jīng)過兩個(gè)步驟：先形成 然后是 長(zhǎng)大。1. 晶核2. 晶體M3.熔體和玻璃體的相變 - 從均勻的液相或玻璃相轉(zhuǎn)變?yōu)榫嗷蚍纸?/p>

18、為兩種互不相溶的液相。M3.6均勻成核 處于過冷狀態(tài)的玻璃熔體，由于熱運(yùn)動(dòng)引起組成上和結(jié)構(gòu)上的起伏，一部分變成晶相。晶相內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的有規(guī)則排列導(dǎo)致體積自由能的減小。然而在新相產(chǎn)生的同時(shí)，又將在新生相和液相之間形成新的界面，引起界面自由能的增加，對(duì)成核造成勢(shì)壘。因此，在新相形成過程中，同時(shí)存在兩種相反的能量變化。當(dāng)新相的顆粒太小時(shí)，界面對(duì)體積的比例大，整個(gè)體系的自由能增大。但當(dāng)新相達(dá)到一定大小(臨界值)時(shí)，界面對(duì)體積的比例就減小，系統(tǒng)自由能的變化G為負(fù)值，這時(shí)新生相就有可能穩(wěn)定成長(zhǎng)。這種可能穩(wěn)定成長(zhǎng)的新相區(qū)域稱為晶核。那些較小的不能穩(wěn)定成長(zhǎng)的新相區(qū)域稱為晶胚。Q3.6非均勻成核比均勻成核易于發(fā)生。

19、M3.7非均勻成核 非均勻成核是依靠相界，晶界或基質(zhì)的結(jié)構(gòu)缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱非本征成核。很早以前人們就發(fā)現(xiàn)在某些過飽和溶液中，加入某些晶態(tài)物質(zhì)(晶種)可以實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)結(jié)晶。在四十年代有人根據(jù)碘化銀與冰在晶格常數(shù)方面的相似性(點(diǎn)陣匹配)，曾經(jīng)利用碘化銀作為成核劑成功地進(jìn)行了人工降雨。通過成核劑實(shí)現(xiàn)結(jié)晶，以及在熔體外表面或容器壁上形成晶核等，一切借助于界面的成核過程都屬于非均勻成核的范疇。Q3.7 一般說來，成核劑和初晶相之間的界面張力越小，或它們之間的晶格常數(shù)越接近，成核就愈 。1.無影響2.難3. 容易M3.8成核過程 可分為均勻成核和非均勻成核。均勻成核是指在宏觀均勻的玻璃中，在

20、沒有外來物參與下，與相界、結(jié)構(gòu)缺陷等無關(guān)的成核過程，又稱本征成核或自發(fā)成核。非均勻成核是依靠相界，晶界或基質(zhì)的結(jié)構(gòu)缺陷等不均勻部位而成核的過程，又稱非本征成核。T4.1影響玻璃粘度的主要因素是 和 ，在轉(zhuǎn)變區(qū)范圍，還與 有關(guān)。1.化學(xué)組成2. 溫度3. 時(shí)間M5.1化學(xué)鋼化（玻璃表面的離子交換） 把玻璃涂覆某些鹽類或浸在某些鹽類的熔融物中加熱，玻璃中某些離子就會(huì)同熔鹽中的離子相互交換。進(jìn)行交換的離子主要是一價(jià)正離子。交換現(xiàn)象通常是從表面開始的，如果通過交換，玻璃中原有的較小離子被熔鹽中的較大離子所置換。則在表面上產(chǎn)生了壓應(yīng)力，從而使玻璃的強(qiáng)度增加。例如，把Na20-A120s-Si02玻璃浸在

21、熔融的KNO3中，溫度623，時(shí)間24小時(shí)可使玻璃機(jī)械強(qiáng)度捉高。J5.2影響化學(xué)鋼化效果的主要因素生產(chǎn)上，常用陽離子半徑大的交換半徑較小的，由于這種類型的離子交換在轉(zhuǎn)變點(diǎn)以下進(jìn)行，因此，一般不會(huì)產(chǎn)生任何結(jié)構(gòu)松弛。表面壓應(yīng)力系大離子擠壓的結(jié)果，由大離子擠壓效應(yīng)產(chǎn)生的壓應(yīng)力大小主要與以下因素有關(guān)： (1)交換離子的離子半徑比， (2)產(chǎn)生交換的程度， (3)熱膨脹系數(shù)的變化， (4)表面結(jié)構(gòu)重組所產(chǎn)生的應(yīng)力松弛情況， (5)壓應(yīng)力層的厚度。T8.1影響玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的因素： 、 、 。1 化學(xué)組成的影響2熱處理的影響3表面狀態(tài)的影響J8.1簡(jiǎn)述影響玻璃化學(xué)穩(wěn)定性的主要因素1.化學(xué)組成的影響2.熱處

22、理的影響3.表面狀態(tài)的影響Q8.2構(gòu)成玻璃的氧化物對(duì)玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)完整致密化有利時(shí)，化學(xué)穩(wěn)定性就 ，反之，則 。1. 提高；下降2. 提高；不變化 3. 下降；提高；下降T8.2構(gòu)成玻璃的氧化物對(duì)玻璃的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)完整致密化有利時(shí)，化學(xué)穩(wěn)定性就 ，反之，則 。1. 提高2. 下降M8.3玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性玻璃對(duì)水、酸、堿、鹽類、氣體及其它化學(xué)試劑溶液的侵蝕的抵抗能力叫做化學(xué)穩(wěn)定性。T9-1 玻璃的導(dǎo)電性 在常溫下一般玻璃是 。隨著溫度的上升，玻璃的導(dǎo)電性迅速 ，特別是在轉(zhuǎn)變溫度Tg點(diǎn)以上，導(dǎo)電率有飛躍的 ，到熔融狀態(tài)，玻璃變成 。1. 電絕緣材料2. 提高3.增加4. 良導(dǎo)體Q9.1隨著溫度的上升，

23、玻璃的導(dǎo)電性迅速 ，1.增加2. 不變化 3. 下降J9.2簡(jiǎn)答玻璃中R20和RO的含量與其電導(dǎo)率的關(guān)系玻璃網(wǎng)絡(luò)的斷裂程度取決于R20和RO的含量，隨著Na20含量的增加，Na+離子擴(kuò)散加速，這一效果必將導(dǎo)致玻璃的電導(dǎo)率上升，在多組份玻璃中，情況與此相似，即隨著R20含量的增加，玻璃的電導(dǎo)率上升。T9.3硅酸鹽玻璃的導(dǎo)電機(jī)理是 ，而半導(dǎo)體玻璃的導(dǎo)電機(jī)理是 。不含氧的硫化物，硒化物和碲化物玻璃(統(tǒng)稱硫?qū)倩锊Ａ? 的導(dǎo)電機(jī)理是 ，此外，某些過渡元素氧化物玻璃(如V2O5玻璃等)也具有 的特性。1. 離子導(dǎo)電2. 電子導(dǎo)電3. 電子導(dǎo)電4. 電子導(dǎo)電Q9.3硅酸鹽玻璃的導(dǎo)電機(jī)理是 ，而半導(dǎo)體玻璃的

24、導(dǎo)電機(jī)理是 。不含氧的硫化物，硒化物和碲化物玻璃(統(tǒng)稱硫?qū)倩锊Ａ? 的導(dǎo)電機(jī)理是 ，此外，某些過渡元素氧化物玻璃(如V2O5玻璃等)也具有 的特性。1. 離子導(dǎo)電； 電子導(dǎo)電2.電子導(dǎo)電； 電子導(dǎo)電3. 電子導(dǎo)電；離子導(dǎo)電L11.1 玻璃的脫色原理 在玻璃生產(chǎn)中，由于種種原因總是有少量的鐵進(jìn)入于玻璃熔體中，使玻璃產(chǎn)生不良的黃綠色，降低玻璃的透明度和“白度”，影響到玻璃制品的質(zhì)量，因此一般必須對(duì)玻璃進(jìn)行脫色。 玻璃的脫色分化學(xué)脫色和物理脫色兩類?；瘜W(xué)脫色一般是在配合料中加入氧化劑，使著色較強(qiáng)的亞鐵離子Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)橹醯母哞F離子Fe3+。另外氟化物能與鐵形成無色的(FeF6)-3絡(luò)離子，也屬

25、于化學(xué)脫色的范疇。常用的化學(xué)脫色劑有白砒(與硝酸鹽共用)、二氧化鈰和氟化物等。 化學(xué)脫色只是在一定程度減弱鐵的著色，不能完全消除玻璃的顏色。因此在化學(xué)脫色的同時(shí)還需要進(jìn)行物理脫色。物理脫色是通過顏色互補(bǔ)來消除玻璃的顏色。三原色 (紅，綠、藍(lán))中任一種原色與其余二種混合色光都互為補(bǔ)色。鉻、錳混合著色就是顏色互補(bǔ)的實(shí)例之一。說明兩種顏色的綜合，幾乎把整個(gè)可見光的各波段全面地按比例地均勻吸收，因而所得的顏色為灰色。在理想的情況下，兩種顏色互補(bǔ)可以成為玻璃的脫色分化學(xué)脫色和物理脫色兩類。J11.2化學(xué)脫色 化學(xué)脫色是借助于脫色劑的氧化作用，使玻璃被有機(jī)物沾染的黃色消除，以及使著色能力強(qiáng)的低價(jià)鐵氧化物變

26、成為著力能力較弱的三價(jià)鐵氧化物(一般認(rèn)為Fe2O3著色能力比FeO低10倍)，另外氟化物能與鐵形成無色的(FeF6)-3絡(luò)離子，也屬于化學(xué)脫色的范疇。常用的化學(xué)脫色劑有白砒(與硝酸鹽共用)、二氧化鈰和氟化物等。J11.3物理脫色劑 物理脫色是通過顏色互補(bǔ)來消除玻璃的顏色。三原色 (紅，綠、藍(lán))中任一種原色與其余二種混合色光都互為補(bǔ)色。鉻、錳混合著色就是顏色互補(bǔ)的實(shí)例之一。說明兩種顏色的綜合，幾乎把整個(gè)可見光的各波段全面地按比例地均勻吸收，因而所得的顏色為灰色。物理脫色是往玻璃中加入一定數(shù)量的能產(chǎn)生互補(bǔ)色的著色劑，使玻璃由于FeO， Fe2O3，Cr2O3，Ti02所產(chǎn)生的黃綠色到藍(lán)綠色得到互補(bǔ)

27、。T11.3玻璃的脫色分 和 兩類。1. 化學(xué)脫色2.物理脫色L13.1在設(shè)計(jì)玻璃組成時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意哪些原則： (一)根據(jù)組成，結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系，使設(shè)計(jì)的玻璃能滿足預(yù)定的性能要求。 (二)根據(jù)玻璃形成圖和相圖，使設(shè)計(jì)的組成能夠形成玻璃，析晶傾向小(微晶玻璃除外)。 (三)根據(jù)生產(chǎn)條件使設(shè)計(jì)的玻璃能適應(yīng)熔制、成形、加工等工序的實(shí)際要求。 (四)所設(shè)計(jì)的玻璃應(yīng)當(dāng)價(jià)格低廉，原料易于獲得。J13.2為了使設(shè)計(jì)的玻璃析晶傾向小，選擇組成要注意哪些問題可以參考有關(guān)相圖，在接近共熔點(diǎn)或相界線處選擇組成點(diǎn)。這些組成點(diǎn)在析晶時(shí)會(huì)形成二種以上不同的晶體，引起相互干擾，成核的幾率減小，不易析晶。同時(shí)這些組成點(diǎn)熔制溫度

28、也低。應(yīng)用玻璃形成圖時(shí)，應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離析晶區(qū)選擇組成點(diǎn)，設(shè)計(jì)的組成應(yīng)當(dāng)是多組份的，這也有利于減小折晶傾向，一般工業(yè)玻璃其組成氧化物在56種以上。M14.1玻璃的熔制 將配合料經(jīng)過高溫加熱形成均勻的，無氣泡的(即把氣泡、條紋和結(jié)石等減少到容許程度)，并符合成形要求的玻璃液的過程，稱為玻璃的熔制。L14.1玻璃的熔制過程 將配合料經(jīng)過高溫加熱形成均勻的，無氣泡的(即把氣泡、條紋和結(jié)石等減少到容許程度)，并符合成形要求的玻璃液的過程，稱為玻璃的熔制?？煞譃槲鍌€(gè)階段：硅酸鹽形成、玻璃形成，澄清、均化和冷卻。1.配合料變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。普通鈉鈣硅酸鹽玻璃，硅酸鹽形成在800900基本結(jié)

29、束。2. 燒結(jié)物連續(xù)加熱時(shí)即開始熔融。在熔化的同時(shí)發(fā)生硅酸鹽和剩余二氧化硅的互溶。到這一階段結(jié)束時(shí)，燒結(jié)物變成了透明體，再?zèng)]有未起反應(yīng)的配合料顆粒了。但玻璃液中還有大量氣泡，而玻璃液本身在化學(xué)組成和性質(zhì)也不均勻，有很多條紋。熔制普通玻璃時(shí)，玻璃的形成在12001250完成。3. 玻璃液繼續(xù)加熱，其粘度降低，并從中放出氣態(tài)混雜物，即進(jìn)行去除可見氣泡的過程。熔制普通玻璃時(shí)，澄清在14001500結(jié)束。這時(shí)玻璃液粘度10帕秒。4. 玻璃液長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，其化學(xué)組成逐漸趨向均一，即由于擴(kuò)散的作用，使玻璃中條紋，結(jié)石消除到允許限度，變成均一體。玻璃液是否均一，可由測(cè)定不同部位玻璃的折射率或密度的一致程

30、度來鑒定。熔制普通玻璃時(shí)，均化可在低于澄清的溫度下完成5. 經(jīng)澄清均化后將玻璃液的溫度降低200300，以便使玻璃液具有成形所必需的粘度。在冷卻過程中，應(yīng)不損壞玻璃的質(zhì)量。 J14.2玻璃熔制的過程，在高溫下的反應(yīng)很復(fù)雜，可分為五個(gè)階段：硅酸鹽形成、玻璃形成，澄清、均化和冷卻。這五個(gè)階段各有特點(diǎn)。M14.3硅酸鹽形成 硅酸鹽生成反應(yīng)在頗大程度上是在固體狀態(tài)下進(jìn)行的。配合料各組份在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理變化和化學(xué)變化，主要的固相反應(yīng)結(jié)束了，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出。在這一階段結(jié)束時(shí)，配合料變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。制普通鈉鈣硅酸鹽玻璃時(shí)，硅酸鹽形成在800900基本結(jié)束。

31、M14.4玻璃的形成燒結(jié)物連續(xù)加熱時(shí)即開始熔融。易熔的低共熔混合物首先開始熔化，在熔化的同時(shí)發(fā)生硅酸鹽和剩余二氧化硅的互溶。到這一階段結(jié)束時(shí)，燒結(jié)物變成了透明體，再?zèng)]有未起反應(yīng)的配合料顆粒了。但玻璃液中還有大量氣泡，而玻璃液本身在化學(xué)組成和性質(zhì)也不均勻，有很多條紋。熔制普通玻璃時(shí)，玻璃的形成在12001250完成。M14.5澄清 玻璃液繼續(xù)加熱，其粘度降低，并從中放出氣態(tài)混雜物，即進(jìn)行去除可見氣泡的過程。熔制普通玻璃時(shí)，澄清在14001500結(jié)束。這時(shí)玻璃液粘度10帕秒。M14.6均化 玻璃液長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下，其化學(xué)組成逐漸趨向均一，即由于擴(kuò)散的作用，使玻璃中條紋，結(jié)石消除到允許限度，變成均一

32、體。玻璃液是否均一，可由測(cè)定不同部位玻璃的折射率或密度的一致程度來鑒定。熔制普通玻璃時(shí)，均化可在低于澄清的溫度下完成。M14.7冷卻過程 經(jīng)澄清均化后將玻璃液的溫度降低200300，以便使玻璃液具有成形所必需的粘度。在冷卻過程中，應(yīng)不損壞玻璃的質(zhì)量。M14.5熱點(diǎn) 沿窯長(zhǎng)的溫度曲線上，玻璃澄清時(shí)的最高溫度點(diǎn)T15.1玻璃體的缺陷按其狀態(tài)的不同，可以分成三大類：(一) (二) (三) 。1.氣泡(氣體夾雜物) 2.結(jié)石 (固體夾雜物)3.條紋和節(jié)瘤(玻璃態(tài)夾雜物)J15.1按玻璃體缺陷的狀態(tài)對(duì)其分類。1.氣泡(氣體夾雜物) 2.結(jié)石 (固體夾雜物)3.條紋和節(jié)瘤(玻璃態(tài)夾雜物)M17.1.何謂玻

33、璃的淬火(又稱物理鋼化) 通過在玻璃表面造成壓應(yīng)力層的辦法淬火(又稱物理鋼化)使玻璃得到增強(qiáng)。這是機(jī)械因素起主要作用的結(jié)果。J17.1簡(jiǎn)述物理鋼化的原理通過在玻璃表面造成壓應(yīng)力層的辦法淬火(又稱物理鋼化)使玻璃得到增強(qiáng)。這是機(jī)械因素起主要作用的結(jié)果。一般說來，玻璃的淬火，就是將玻璃制品加熱到轉(zhuǎn)變溫度Tg以上5060，然后在冷卻介質(zhì)中(淬火介質(zhì))急速均勻冷卻(如風(fēng)冷淬火，液冷淬火等)，在這過程中玻璃的內(nèi)層和表面層將產(chǎn)生很大的溫度梯度，由此引起的應(yīng)力由于玻璃的粘滯流動(dòng)而被松弛，所以造成了有溫度梯度而無應(yīng)力的狀態(tài)。冷卻到最后，溫度梯度逐漸消除，松弛的應(yīng)力即轉(zhuǎn)化為永久應(yīng)力，這樣造成了玻璃表面均勻分布的

34、壓應(yīng)力層。 這種內(nèi)應(yīng)力的大小與制品的厚度，冷卻速度及玻璃的膨脹系數(shù)有關(guān)。因此認(rèn)為薄玻璃和具有低膨脹系數(shù)的玻璃較難淬火。淬火薄玻璃制品時(shí)，結(jié)構(gòu)因素起主要作用，而淬火厚玻璃制品時(shí)則是機(jī)械因素起主要作用。Q17.2 玻璃和具有 膨脹系數(shù)的玻璃較 淬火。1. 厚；低；難2. 薄；低；難3. ??；高；難J17.3簡(jiǎn)述淬火玻璃的應(yīng)力分布在玻璃厚度方向上呈拋物線型。表面層為壓應(yīng)力，內(nèi)層為張應(yīng)力。當(dāng)其受到彎曲載荷時(shí)，由于力的合成的結(jié)果，最大應(yīng)力值不在玻璃表面，而是移向玻璃的內(nèi)層，這樣玻璃就可以經(jīng)受更大的彎曲載荷。J17.4退火溫度與玻璃組成的關(guān)系 玻璃的退火溫度與其化學(xué)組成有關(guān)，凡能降低玻璃粘度的組成，也能降

35、低退火溫度。堿金屬氧化物能顯著地降低玻璃的退火溫度，其中Na20的作用大于K2O的作用。SiO2， CaO和Al2O3能提高退火溫度，BaO和PbO降低退火溫度，PbO的作用大于BiO的作用; ZnO和MgO的作用很小，含B2O3 l520左右的玻璃，其退火溫度將隨B2O3含量的增加而顯著地提高，超過1520的則隨B2O3含量的增加而逐漸降低.M17.5玻璃的退火溫度為了消除玻璃中的永久應(yīng)力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的某一溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。這個(gè)選定的保溫均熱溫度，稱為退火溫度。Q17.5為了消除玻璃中的永久應(yīng)力，必須將玻璃加熱到 玻璃轉(zhuǎn)變

36、溫度Tg附近的某一溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。1.高2.等于3. 低于M17.6玻璃的退火溫度及退火溫度范圍 為了消除玻璃中的永久應(yīng)力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近的某一溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。這個(gè)選定的保溫均熱溫度，稱為退火溫度。玻璃在退火溫度下，由于粘度較大，應(yīng)力雖然能夠松弛，但不會(huì)發(fā)生可測(cè)得出的變形。玻璃的最高退火溫度是指在此溫度下經(jīng)過三分鐘能消除應(yīng)力95，一般相當(dāng)于退火點(diǎn)(=1012帕秒)的溫度，也叫退火上限溫度；最低退火溫度是指在此溫度下經(jīng)三分鐘只能消除應(yīng)力5，也叫退火下限溫度。最高退火溫度至最低退火溫度之間

37、稱為退火溫度范圍。T17.7大部分器皿玻璃最高退火溫度為 ，平板玻璃為 ；瓶罐玻璃為 ，硼硅酸鹽玻璃為 。1. 550202. 5505703. 5506004. 560610Q17.8實(shí)際上，一般采用的退火溫度都比最高退火溫度 。2030，低于最高退火溫度50150是最低退火溫度。1. 低2.高3.沒有關(guān)系實(shí)際上，一般采用的退火溫度都比最高退火溫度 低。2030，低于最高退火溫度50150是最低退火溫度。T17.9退火玻璃比淬火玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 ，這是因?yàn)橥嘶鸩ＡП却慊鸩ＡУ?，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較 的緣故。1.高2. 比重大3. 緊密Q17.9退火玻璃比淬火玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性 。 1.高2.低3.不

38、變T17.20淬火玻璃同一般玻璃比較，其 ， 以及 等，都有很大的提高。1. 抗彎強(qiáng)度2. 抗沖擊強(qiáng)度3. 熱穩(wěn)定性M17.21退火，就是消除或減小玻璃中熱應(yīng)力至允許值的熱處理過程。將玻璃加熱到低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg附近溫度進(jìn)行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應(yīng)力松弛。J17.22為什么要對(duì)成型的玻璃制品退火玻璃制品在生產(chǎn)過程中，經(jīng)受激烈的、不均勻的溫度變化時(shí)，將產(chǎn)生熱應(yīng)力。這種熱應(yīng)力能降低制品的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性。高溫成形或熱加工的制品，若不經(jīng)退火令其自然冷卻，很可能在成形后的冷卻、存放以及機(jī)械加工的過程中自行破裂。玻璃制品自高溫自然冷卻時(shí)，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)變化是不均勻的，由此造成玻璃光學(xué)性質(zhì)

39、上的不均勻。T17.23玻璃中的應(yīng)力，一般可分為三類：(一) ， (二) ，(三) 。1. 熱應(yīng)力2. 結(jié)構(gòu)應(yīng)力3. 機(jī)械應(yīng)力T17.24玻璃表面層具有規(guī)律、 的 應(yīng)力，能提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和 。玻璃的淬火增強(qiáng)就是利用這一原理。1. 均勻分布2. 壓3. 熱穩(wěn)定性Q17.24玻璃表面層具有規(guī)律、 的 應(yīng)力，能提高玻璃的機(jī)械強(qiáng)度和 。玻璃的淬火增強(qiáng)就是利用這一原理。1. 均勻分布；壓；熱穩(wěn)定性2.不均勻分布；壓；熱穩(wěn)定性3. 均勻分布；張；熱穩(wěn)定性薄玻璃和具有低膨脹系數(shù)的玻璃較難淬火。M28-1 微晶玻璃 微晶玻璃是由結(jié)晶相和玻璃相組成的。結(jié)晶相是多晶結(jié)構(gòu)，晶體細(xì)小，比一般結(jié)晶材料的晶體要小得多

40、（納米級(jí)）。晶體在微晶玻璃中的分布是空間取向。在晶體之間分布著殘存的玻璃相，玻璃相把數(shù)量巨大、粒度細(xì)微的晶體結(jié)合起來。結(jié)晶相的數(shù)量一般為5090，玻璃相的數(shù)量l5到高達(dá)50，但無論如何延長(zhǎng)晶化時(shí)間也不能消徐玻璃相，晶化后殘余的玻璃相是很穩(wěn)定的，在一般條件下不會(huì)析晶。微晶玻璃中結(jié)晶相、玻璃相分布的狀態(tài)，隨它們的比例而變化。當(dāng)玻璃相占的比例大時(shí)，玻璃相呈現(xiàn)為連續(xù)的基體，而彼此孤立的晶相均勻地分布在其中，如玻璃相數(shù)量較少時(shí)，玻璃相分散在晶體網(wǎng)架之間，呈連續(xù)網(wǎng)絡(luò)狀。當(dāng)玻璃相數(shù)量很低時(shí)，它就以薄膜的狀態(tài)分布在晶體之間。微晶玻璃是晶體同玻璃體的復(fù)合材料，其性能由兩者的性質(zhì)及數(shù)量比例決定。J28.2論述微晶

41、玻璃結(jié)構(gòu)對(duì)于性能的影響 微晶玻璃的性質(zhì)，主要由析出晶體的種類、晶粒的大小、晶相的多少以及殘存玻璃相的種類及數(shù)量所決定。而以上諸因素，又取決于玻璃的組成及熱處理制度。另外，成核劑的使用是否適當(dāng)，對(duì)T28.1. 用于微晶玻璃的成核劑有下列幾種類型： (一)貴金屬鹽類、 (二)氧化物、(三)氟化物28.1微晶玻璃（玻璃陶瓷或結(jié)晶化玻璃） 將加有成核劑(個(gè)別可不加)的特定組成的基礎(chǔ)玻璃，在一定溫度下熱處理后，成為具有微晶體和玻璃相均勻分布的復(fù)合材料，稱之為微晶玻璃。28.2一般說來，成核劑和初晶相之間的界面張力 ，或它們之間的 越接近，成核就愈 。1. 越小2. 晶格常數(shù)3. 容易28.4論述 Zr02的核化作用一般認(rèn)為先是從母相中析出富含鋯氧的結(jié)晶(或生成約50埃的富含ZrO2的微不均勻區(qū))，進(jìn)而誘導(dǎo)母體玻璃成核。實(shí)驗(yàn)證明，在Li20-A1203-Si02，MgO-Al2O3-Si02等系統(tǒng)的微晶玻璃中，ZrO2主要誘導(dǎo)形成主晶相為石英固溶體，次晶相為細(xì)顆粒的立方Zr02固溶體。 Zr02在硅酸鹽熔體中，溶解度小，一般超過3就溶解困難而常常從熔體中析出，這是ZrQ作為成核劑的不利一面。如入少量P205能促進(jìn)ZrO2的溶解。28.4論述Ti02的成核機(jī)理。一般認(rèn)為在核化過程中，首先析出富含鈦氧的液相(或玻璃相)。它是一種微小(約50埃)懸浮