玻璃基本工艺学复习资料.doc
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1、第一章 玻璃定义与构造1、解释转变温度、桥氧、硼反常现象和混合碱效应。转变温度:使非晶态材料发生明显构造变化,导致热膨胀系数、比热容等性质发生突变温度范畴。非桥氧:仅与一种成网离子相键连,而不被两个成网多面体所共氧离子则为非桥氧。桥氧:玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角氧离子,即起“桥梁”作用氧离子。硼反常性:在钠硅酸盐玻璃中加入氧化硼时,往往在性质变化曲线中产生极大值和极小值,这现象也称为硼反常性。混合碱效应:在二元碱玻璃中,当玻璃中碱金属氧化物总含量不变,用一种碱金属氧化物逐渐取代另一种时,玻璃性质不是呈直线变化,而是浮现明显极值。这一效应叫做混合碱效应。2、玻璃通性有哪些?各向同性;
2、无固定熔点;介稳性;渐变性和可逆性;.各向同性玻璃态物质质点总来说都是无规则,是记录均匀,因而,它物理化学性质在任何方向都是相似。这一点与液体类似,液体内部质点排列也是无序,不会在某一方向上发现与其他方向不同性质。从这个角度来说,玻璃可以近似地看作过冷液。.无固定熔点玻璃态物质由熔体转变成固体是在一定温度区域(软化温度范畴)内进行,(从固态到熔融态转变经常需要经历几百度温度范畴),它与结晶态物质不同,没有固定熔点。.介稳性玻璃态物质普通是由熔融体过冷而得到。在冷却过程中粘度过急剧增大,质点来不及作有规则排列而形成晶体,因而系统内能尚未处在最低值而比相应结晶态物质具有较高能量。尚有自发放热转化为
3、内能较低晶体倾向。.性质变化渐变性和可逆性玻璃态物质从熔融状态到固体状态过程是渐变,其物理、化学性质变化是持续和可逆,其中有一段温度区域呈塑性,称“转变”或“反常”区域。3、分别阐述玻璃构造晶子学说和无规则网络学说内容。答:(1)玻璃晶子学说揭示了玻璃中存在有规则排列区域,即有一定有序区域,这对于玻璃分相、晶化等本质理解有重要价值,但初期晶子学说机械地把这些有序区域当作微小晶体,并未指出互相之间联系,因而对玻璃构造理解是初级和不完善。总来说,晶子学说强调了玻璃构造近程有序性、不均匀性和不持续性。(2)玻璃无规则网络学说是1932年由查哈里阿森提出,该学说借助于离子结晶化学某些原则,并参照玻璃某
4、些性能(如硬度、热传导、电绝缘性等)与相应晶体相似性而提出。像石英同样,熔融石英玻璃基本构造单元也是硅氧四周体,玻璃被看作是由硅氧四周体为构造单元三度空间网络所构成,但其排列是无序,缺少对称性和周期性重复,故不同于晶态石英构造。当熔融石英玻璃中加入碱金属或碱土金属氧化物时,硅氧网络断裂,碱金属或碱土金属离子均匀而无序地分布于某些硅氧四周体之间空隙中,以维持网络中局部电中性。对硼酸盐与磷酸盐玻璃也作了类似描述。第二章 玻璃形成与规律1、混合键性为什么易于形成玻璃?答:由于既具备离子键易变化键角、以形成无对称变形趋势,又具备共价键方向和饱和性,不易变化键长和键角倾向。前者导致玻璃长城无序;后者赋予
5、玻璃短程有序,因而极性共价键化合物易形成玻璃。2、什么是3T图?答:所谓3T图是通过T-T-T(即温度-时间-转变)曲线法,以拟定物质形成玻璃能力大小。3、三元系统玻璃形成区共有多少种?答:仅具有一种网络形成体(F)三元系统,该三元系统共有15种。具有两种网络形成体(F和F、)三元系统,该系统共有5种。具有三种网络形成体三元系统,该三元系统只有一种。因此共有15+5+1=21种。第三章 玻璃分相和析晶1、解释:均匀成核、非均匀成核、分相。均匀成核:在宏观均匀玻璃中,没有外来物参加,与相界、构造缺陷等无关成核过程。又称本征成核、自发成核。 非均匀成核:依托相界、晶界或基质构造缺陷等不均匀部位而成
6、核过程。分相:玻璃分相实质熔体和玻璃体在冷却或热解决过程中,从均匀液相或玻璃相在转变为晶相或形成两种互不相溶液相。2、影响结晶因素有哪些?答:(1)温度(2)黏度(3)杂质(4)界面自由能3、 玻璃析晶两个阶段及其互相间关系是什么?答:玻璃析晶阶段涉及晶核成长和晶体长大两个阶段。当形成稳定晶核后,在恰当过冷度和过饱和条件下,熔体中原子向界面迁移。到达恰当生长位置,使晶体长大。因此晶体长大条件是建立在可以形成晶核之上。4、 玻璃分相类型和分相构造特点是什么?答:分为稳定分相和亚稳分相,在亚稳区中分相后形成一种分散孤立滴状构造,而在不稳区则形成一种三维空间互相连接联通构造。5、 高硅氧玻璃制备原理
7、及生产工艺?答:高硅氧玻璃纤维其工艺原理是运用玻璃在熔融或冷却过程中,二个或二个以上互不相容液相彼此分离,成微不均匀性,运用其构造分相而生产。高硅氧玻璃纤维生产工艺:高硅氧玻璃纤维生产是以适当原始玻璃成分,按普通玻璃纤维生产工艺制成纱、布等各种制品,通过酸沥滤和热烧结工艺,即得到耐高温性能接近石英纤维高硅氧制品,对原始玻璃组分,当前重要有以E玻璃以及Si02-B203-Na2O和Si02-B203二元系统为原始玻璃组分,国内重要采用三组分纳硼硅酸盐玻璃,其重要制品生产工艺流程如图1所示:在生产中,将高硅氧制品经酸沥滤,运用其构造分相,使B203和Na2O组分沥滤出来转入溶液中,使Si02富集量
8、达到96以上微孔硅氧骨架,然后再经600一800高温热烧结定型,使微孔闭合,骨架构造趋于紧密,而制得高性能高硅氧玻璃纤维制品。第四章 玻璃性质 1、何为玻璃料性?答:是指玻璃随着温度变化其年黏度变化速度称为玻璃料性。2、试述黏度在玻璃生产中作用?答:在生产中玻璃熔化、澄清、均化、供料、成型、退火等工艺过程温度制度,普通是以其相应黏度为根据制定。3、试述玻璃表面张力工艺意义?答:在熔制过中,表面张力在一定限度上决定了玻璃液中气泡长大和排除,在一定条件下,微小气泡在表面张力作用下,可溶解于玻璃液中。均化时,条纹及节瘤扩散和溶解速度取决于主体玻璃和条纹表面张力相对大小。如果条纹表面张力较小,则条纹力
9、求展开成薄膜状,并包围在玻璃体周边,这种条纹就不久溶解而消失。相反,如果条纹(节瘤)表面张力叫主体玻璃大,条纹力求成球形,不利于扩散和溶解,因而较难消除。在玻璃成形过程中,人工挑料或吹小泡及滴料供料时,都要借助表面张力使之达到一定形状。拉制玻璃管、玻璃棒、玻璃丝时,由于表面张力作用才干获得对的圆柱形。玻璃制得拱火、火抛光也是借助表面张力。4、为什么玻璃实质强度较理论强度低?答:玻璃实际强度低因素,是由于玻璃脆性、玻璃中存在微裂纹(特别是表面微裂纹)和内部不均与区及缺陷存在导致应力集中所引起(由于玻璃受到应力作用时不会产生流动,表面微裂纹急剧扩张,并且应力集中,以致破裂。5、何谓玻璃弹性模量?何
10、谓玻璃脆性?答:弹性模量是表征材料应力与应变关系物理量,表达材料对形变抵抗力。玻璃脆性是指当符合超过玻璃极限强度时,不产生明显塑性变形而及时破裂性能。6、影响玻璃热膨胀系数变化重要因素有哪些?答:玻璃热膨胀系数很大限度上取决于玻璃化学构成,温度对它影响限度也很大,此外还与玻璃热历史关于。7、何谓玻璃导热性?答:热导性是物质依托质点振动将热能将传递到较低温度物质能力。热导性重要取决于玻璃化学构成、温度及其颜色等。8、何谓玻璃热稳定性?影响玻璃热稳定性因素有哪些?答:玻璃热稳定性是指玻璃经受激烈温度变化而不被破坏性能。玻璃热稳定性和玻璃构成关于。玻璃自身机械强度对对其热稳定性影响也很明显,凡是能减
11、少玻璃强度因素,都能减少玻璃热稳定性。玻璃热稳定性还与其受热制度关于。玻璃热稳定性还与制品厚度关于。9、何谓玻璃介电强度?何谓玻璃介电损耗?何谓玻璃介电常数?答:介电常数表征在外加电场作用下介质极化过程大小。介电损耗是指在一定频率交流电压作用下,电介质材料由于极化或吸取现象使某些电能转化为热能损耗。介电强度是指当施加于电介质电压超过某一临界值时,介电中电流突然增多,这一现象称为电击穿。发生电击穿电压,称为电介质耐击穿强度,又称为介电强度。10、何为玻璃化学稳定性?答:玻璃制品在使用过程中受到水、酸、碱、盐、气体及化学稳试剂盒药液侵蚀,玻璃对这些侵蚀抵抗能力称为玻璃化学稳定性。11、试述水对硅酸
12、盐玻璃侵蚀机理?答:水对玻璃侵蚀开始于水中氢离子和玻璃钠离子进行互换,反映产物是硅酸钠,其电离强度低于氢氧化钠强度,因而此反映使钠离子浓度减少。随着水化反映进行,硅原子周边有4个桥氧所有成为OH,形成Si(OH)4。12、水和水汽那个对玻璃侵蚀更严重?为什么?答:水汽比水溶液具备更大侵蚀性。水溶液对玻璃侵蚀是在大量水存在状况下进行,因而从玻璃中释放碱不断进入水溶液中(不断稀释)。因此在侵蚀过程中,玻璃表面附近水PH值没有明显变化。而水汽则否则,它是以微粒水滴粘附在玻璃表面。玻璃中释放碱不能被移走,而是在玻璃表面水膜不断积累。随着侵蚀,碱浓度越来越大,PH不断上升,最后类似与碱液对玻璃侵蚀,从而
13、加大了对玻璃腐蚀。13、对于硅酸盐玻璃如何提高其化学稳定性?答:硅硅酸盐玻璃在退火过程中会发生分相,提成富硅氧相和富钠硼相。分相后形成孤岛滴球状构造,钠硼相为硅氧相包围,使易溶钠硼相免受介质侵蚀,则玻璃化学稳定性将提高。如果分相后钠硼相和硅氧相形成连通构造,则玻璃化学稳定性将会大大减少,由于易溶钠硼相能不断被侵蚀介质浸析出来所致。因而对三氧化硼含量较高是玻璃,其化学稳定性与退火制度关系必要予以注重(如退火温度不能太高,退火时间也不可以过长,要尽量避免重复退火等)。影响玻璃化学稳定性因素有哪些?答:玻璃化学稳定性重要取决于玻璃化学构成、热解决、表面解决及温度和压力等。6对于硅酸盐玻璃如何提高其化
14、学稳定性?第五章 玻璃着色与脱色1、玻璃着色分为几类?答:玻璃着色大体可分为离子着色、硫硒化物着色和金属胶体着色三大类。2、举例阐明离子混合着色应用。答:使用氧化铈和氧化钛混合着色,可以令人获得满意金黄色玻璃,适于制造低热膨胀系数耐热黄玻璃,其熔制简便,澄清良好,且不必进行显色解决,这些都是镉黄玻璃难以达到。将钴和镍两种着色剂恰当配比,可以获得由蓝色至蓝色一系列色调,适于与制造艺术装饰品。铁和钴混合着色可以获得灰色(略带淡黄色调),又称中性灰玻璃。随着铁、钴比例不同,可以获得一系列深度不同灰色玻璃。3、写出影响金属胶体着色重要因素有哪些?写出金属胶体着色工艺过程?答:金属离子溶解金属离子还原金
15、属原子和成核与长大4、影响硫-碳着色重要因素有哪些?答:硫对玻璃熔体氧化-还原平衡影响碳对玻璃对玻璃熔体氧化-还原平衡影响铁离子对玻璃熔体氧化-还原平衡影响基本构成对玻璃熔体氧化-还原平衡影响5、何谓辐射着色?答:玻璃在太阳能、紫外线、X射线、r射线以及激光照射下,将发生着色、变色、发光、构造变化和构造破坏等现象叫作辐射着色。6、简述硫硒化镉着色机理?答:硫硒化镉单晶都是半导体,它们都属于六方晶系,可形成持续混晶(固溶体)。硫硒化镉吸取特性与xCd(1-x)CdSe单晶极为类似,两者吸取极限都随CdS与CdSe含量比减小向长波方向移动,而与此相相应禁带宽度E随之减少。7、何谓物理脱色?何为化学
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