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玻璃的 形成与材质分析


  玻璃初 由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前, 古埃及 人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿,当时只有有色玻璃,约公元前1000 年前,制造出无色玻璃。公元12世纪,出现了商品玻璃,并开始成为工业材料。18世纪,为适应 研制望远镜的需要,制出 光学玻璃 。1873年,比利时先制出 平板玻璃 。1906年,美国制 出平板玻璃引上机。此后,随着玻 璃生产的工业化和规模化,各种用 途和各种性能的玻璃相继问世。现代,玻璃已成为日常生活、生产和 科学技术领域的重要材料。 

   种类 玻璃通 常按主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。非氧化 物玻璃品种和数量少,主要有 硫系玻璃和卤化物玻璃。硫系玻 璃的阴离子多为硫、硒、碲等,可截止 短波长光线而通过黄 、红光 ,以及近、远红外光,其电阻低,具有开关与记忆特性。卤化物 玻璃的折射率低,色散低,多用作光学玻璃。 

  氧化物 玻璃又分为硅酸盐玻璃、硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃等。硅酸盐 玻璃指基本成分为SiO 2 的玻璃,其品种多 ,用途广。通常按玻璃中SiO 2 以及碱金属 、碱土金 属氧化物的不同含量,又分为 :① 石英玻璃 。SiO 2 含量大于99 .5%,热膨胀系数低,耐高温,化学稳定性好,透紫外光和红外光,熔制温度高、粘度大,成型较难。多用于半导体、电光源、光导通信、激光等 技术和光学仪器中。②高硅氧玻璃。SiO 2 含量约96%,其性质 与石英玻璃相似。③钠钙玻璃。以SiO 2 含量为主,还含有15%的Na 2 O和16%的 CaO,其成本低廉,易成型,适宜大规模生产,其产量占实用玻璃的90%。可生产玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、灯泡等。④铅硅酸盐玻璃。主要成分有 SiO 2 和 PbO ,具有的 高折射率和高体积电阻,与金属 有良好的浸润性,可用于制造灯泡、真空管芯柱、晶质玻璃器皿、火石光学玻璃等。含有大量 PbO的铅玻璃能阻挡X射线和γ射线。⑤铝硅酸盐玻璃。以 SiO 2 和Al 2 O 3 为主要成分,软化变形温度高,用于制作放电灯泡、高温玻璃温度计、化学燃 烧管和玻璃纤维等。⑥硼硅酸盐玻璃。以 SiO 2 和B 2 O 3 为主要成分,具有良 好的耐热性和化学稳定性,用以制造烹饪器具、实验室仪器、金属焊封玻璃等。硼酸盐玻璃以 B 2 O 3 为主要成分,熔融温度低,可抵抗钠蒸气腐蚀。含稀土 元素的硼酸盐玻璃折射率高、色散低,是一种新型光学玻璃。磷酸盐玻璃以 P 2 O 5 为主要成分,折射率低、色散低,用于光学仪器中。 

   此外,玻璃按 性能特点又分为:钢化玻璃、多孔玻璃(即泡沫玻璃,孔径约40 ,用于海水淡化、病毒过滤等方面)、导电玻璃(用作电 极和飞机风挡玻璃)、微晶玻璃、乳浊玻璃(用于照 明器件和装饰物品等)和中空玻璃(用作门窗玻璃)等。 

   生产工艺 玻璃生 产的主要原料有玻璃形成体、玻璃调 整物和玻璃中间体,其余为辅助原料。主要原 料指引入玻璃形成网络的氧化物、中间体 氧化物和网络外氧化物;辅助原料包括澄清剂、助熔剂、乳浊剂、着色剂、脱色剂、氧化剂和还原剂等。 

   玻璃生 产工艺主要包括:①原料预加工。将块状原料粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁 原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。②配合料制备。③熔制。玻璃配 合料在池窑或坩埚窑内进行高温加热,使之形成均匀、无气泡,并符合 成型要求的液态玻璃。④成型。将液态 玻璃加工成所要求形状的制品,如平板、各种器皿等。⑤热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或 产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改 变玻璃的结构状态.

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