玻璃工艺学/赵彦钊

第1篇玻璃基础理论 绪论3 01玻璃在国民经济中的作用3 02玻璃的发展历程3 03玻璃工艺研究发展展望4 第1章玻璃的结构与组成7 11玻璃的定义与通性7 111玻璃的定义7 112玻璃的通性7 12玻璃结构9 121晶子学说9 122无规则网络学说10 123玻璃结构理论的进展11 13玻璃结构和熔体结构的关系11 131硅酸盐熔体的结构11 132玻璃结构与熔体结构的关系12 14单元系统玻璃12 141石英玻璃结构12 142氧化硼玻璃结构14 143五氧化二磷玻璃结构15 15硅酸盐玻璃结构16 151碱硅酸盐玻璃结构16 152钠钙硅玻璃结构16 16硼酸盐玻璃结构17 161碱硼酸盐玻璃结构17 162钠硼硅玻璃结构18 17磷酸盐玻璃结构20 18其他氧化物玻璃结构20 181铝酸盐玻璃20 182铝硼酸盐玻璃21 183铍酸盐、钒酸盐等类型玻璃21 19逆性玻璃21 110硫属化合物玻璃23 111卤化物玻璃24 112玻璃结构中阳离子的分类24 1121网络生成体氧化物24 1122网络外体氧化物24 1123中间体氧化物25 113各种氧化物在玻璃中的作用25 1131碱金属氧化物的作用25 1132二价金属氧化物的作用26 1133氧化铝29 1134氧化硼30 1135氧化镧30 1136氧化铋30 1137氧化锆30 1138氧化钛30 114玻璃的热历史31 1141玻璃在转变温度区的结构、性能的 变化规律31 1142热历史对性能的影响32 1143理论分析33 115玻璃成分、结构、性能之间的关系34 思考题36 第2章玻璃的形成规律37 21玻璃的形成方法37 22玻璃形成的热力学条件38 23玻璃形成的动力学条件38 24玻璃形成的结晶化学理论42 241熔体结构42 242键强42 243键性43 244温特的原子构造理论44 25氧化物玻璃形成区45 251一元系统玻璃45 252二元系统玻璃形成区45 253三元系统玻璃形成区47 思考题55 第3章熔体和玻璃体的相变56 31玻璃分相56 311两种不同分相结构及机理57 312二元系统玻璃的分相59 313三元系统玻璃的分相60 314玻璃分相的原因61 315分相对玻璃性能的影响62 32玻璃的析晶64 321成核过程65 322晶体生长68 323影响玻璃析晶的因素68 33微晶玻璃的核化和晶化69 331低膨胀锂铝硅微晶玻璃的晶相70 332低膨胀锂铝硅微晶玻璃的成核剂71 333低膨胀锂铝硅微晶玻璃的热处理 过程71 34玻璃的析晶缺陷72 341玻璃析晶缺陷产生的原因72 342影响玻璃析晶缺陷产生的因素72 思考题74 第4章玻璃的黏度及表面性质75 41玻璃的黏度75 411黏度与温度的关系75 412黏度与熔体结构的关系78 413黏度与玻璃组成的关系78 414黏度参考点81 415黏度在生产中的应用81 416黏度的计算和测定83 42玻璃的表面张力86 421玻璃表面张力的物理与工艺意义86 422玻璃表面张力与组成、温度的关系87 423玻璃的润湿性及影响因素90 43玻璃的表面性质91 431玻璃的表面组成与表面结构91 432玻璃表面的离子交换93 433玻璃的表面吸附93 思考题93 第5章玻璃的力学性能及热学性能95 51玻璃的力学性能95 511玻璃的机械强度95 512玻璃的弹性100 513玻璃的硬度与脆性102 514玻璃的密度104 52玻璃的热学性能107 521玻璃的热膨胀系数107 522玻璃的比热容112 523玻璃的导热性112 524玻璃的热稳定性114 思考题116 第6章玻璃的化学稳定性117 61玻璃的侵蚀机理117 611水对玻璃的侵蚀117 612酸对玻璃的侵蚀118 613碱对玻璃的侵蚀119 614大气对玻璃的侵蚀119 62影响玻璃化学稳定性的因素120 621化学组成的影响120 622热处理的影响121 623表面状态的影响122 624温度和压力的影响122 63特殊的侵蚀情况123 631玻璃的脱片现象123 632玻璃的生物发霉124 633金属蒸气对玻璃的侵蚀124 64玻璃化学稳定性的测定方法124 641粉末法124 642表面法125 思考题125 第7章玻璃的电学及磁学性质126 71玻璃的导电性126 711玻璃的导电机理126 712玻璃的电导率126 713玻璃的表面电导率130 72玻璃的介电性130 721玻璃的介电常数130 722玻璃的介电损耗132 723玻璃的介电强度133 73玻璃的半导体性133 74玻璃的磁学性质135 741玻璃的磁化率135 742玻璃的反磁性135 743玻璃的顺磁性135 思考题136 第8章玻璃的光学性质137 81玻璃的折射率137 811玻璃折射率与组成的关系138 812玻璃的色散140 813玻璃折射率与温度、热历史的 关系141 82玻璃的光学常数142 83玻璃的反射、散射、吸收和透过143 831反射143 832散射143 833吸收和透过144 84玻璃的红外和紫外吸收145 841红外吸收145 842紫外吸收146 思考题147 第9章玻璃的着色和脱色148 91概述148 92离子着色149 921离子的电子层结构与光吸收的 关系149 922第4周期过渡金属离子的着色149 923稀土金属离子的着色150 924离子着色理论152 925常见离子的着色158 926离子的混合着色163 93硫、硒及其化合物的着色166 931硫硒着色玻璃167 932硫碳着色玻璃168 933硫化镉和硒化镉着色玻璃170 94金属胶体着色171 941金属离子的溶解172 942金属离子的还原172 943金属原子的成核和长大172 95玻璃的其他着色方法173 951玻璃的辐射着色173 952热喷涂着色174 953感光着色174 954光致变色玻璃175 955扩散着色175 96颜色的表示方法175 961CIE系统176 962xy颜色图176 963有色玻璃的色度计算177 97玻璃的脱色178 971玻璃脱色原理178 972硒钴脱色178 973硒钴脱色中的问题178 思考题179第2篇玻璃工艺基础 第10章原料及原料选择183 101原料概述及分类183 102原料的选择183 103主要原料184 1031引入酸性氧化物的原料184 1032引入碱土金属氧化物及其他二价 金属氧化物的原料189 1033引入碱金属氧化物的原料192 1034引入四价金属氧化物的原料196 1035天然含碱原料与矿渣原料196 104辅助原料197 1041澄清剂197 1042着色剂200 1043脱色剂202 1044乳浊剂204 1045助熔剂205 1046氧化剂与还原剂205 105碎玻璃206 106稀土元素氧化物在玻璃工业中的 应用207 107原料的标准化、专业化生产和均化 技术207 1071原料的标准化、专业化生产207 1072原料的均化技术208 思考题214 第11章配合料制备215 111玻璃组成的设计和确定215 1111设计与确定玻璃组成的步骤216 1112玻璃组成的设计与确定方法 举例217 112配合料的计算221 113配合料的制备225 1131配合料的质量要求225 1132原料的运输和贮存227 1133原料的加工处理228 1134配合料的称量232 1135配合料的混合232 1136配合料的输送与贮存233 1137配合料的质量检验233 1138配合料的粒化234 思考题235 第12章玻璃的熔制236 121玻璃的熔制过程236 122硅酸盐形成和玻璃的形成237 1221配合料的加热反应237 1222硅酸盐形成过程的动力学239 1223玻璃形成过程的动力学241 123玻璃的澄清243 1231配合料熔化过程气体的析出243 1232玻璃中气泡的形成243 1233气体在玻璃熔体中的溶解及 扩散245 1234从熔体中排出气泡及气体246 124玻璃液的均化253 125玻璃液的冷却253 126影响玻璃熔制过程的工艺因素254 1261玻璃组成254 1262原料的性质及其种类的选择254 1263配合料的影响254 1264投料方式的影响255 1265加速剂的影响255 1266熔制制度的影响256 1267玻璃液流的影响257 1268窑炉、耐火材料的影响257 1269熔制工艺改进的影响257 127玻璃熔制的温度制度257 1271坩埚窑中玻璃熔制的温度制度257 1272池窑中玻璃熔制的温度制度259 128玻璃池窑用耐火材料的选用和蚀变262 1281玻璃池窑用耐火材料的种类与 选用262 1282耐火材料在池窑中的蚀变264 思考题271 第13章玻璃体的缺陷272 131概述272 132气泡272 1321一次气泡273 1322二次气泡273 1323耐火材料气泡275 1324污染泡275 1325金属铁引起的气泡276 1326气泡的检验276 133结石276 1331配合料结石277 1332耐火材料结石277 1333析晶结石280 1334硫酸盐夹杂物282 1335黑色夹杂物“黑斑子”与污 染物282 1336结石的检验282 134条纹和节瘤284 1341熔制不均匀引起的条纹和节瘤285 1342耐火材料被侵蚀引起的条纹和 节瘤286 1343窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤286 1344结石熔化引起的条纹和节瘤286 1345表面张力对消除条纹的作用287 1346条纹和节瘤的检验287 思考题290 第14章玻璃的成形291 141概述291 142玻璃的性能对成形的作用291 1421黏度对成形的作用291 1422表面张力对成形的作用292 1423弹性对成形的作用292 1424比热容、热导率、热膨胀、表面辐 射强度和透热性对成形的作用293 143玻璃的成形制度293 1431玻璃成形过程中的热传递294 1432玻璃的成形制度295 144玻璃的成形方法300 1441人工成形300 1442玻璃管的成形302 1443玻璃瓶罐的成形304 1444平板玻璃的成形307 1445其他成形方法314 思考题315 第15章玻璃的退火与钢化316 151玻璃中的应力316 1511玻璃中的热应力316 1512玻璃中的结构应力318 1513玻璃的机械应力318 1514玻璃中应力的表示和测定318 152玻璃的退火322 1521玻璃中应力的消除322 1522玻璃的退火温度323 1523玻璃的退火工艺325 1524制定退火制度时的有关问题326 1525玻璃的精密退火和退火设备327 153玻璃的钢化329 1531玻璃的物理钢化329 1532玻璃的化学钢化334 思考题338 第16章玻璃的加工339 161玻璃的冷加工339 1611研磨与抛光339 1612切割与钻孔345 1613喷砂及砂雕347 1614刻花与雕刻349 162玻璃制品的热加工352 1621玻璃制品的热加工原理352 1622玻璃制品热加工的主要方法352 1623特殊加工方法353 1624玻璃的热弯360 163玻璃的封接362 1631封接原理362 1632对封接玻璃的性能要求363 1633与玻璃封接用的金属365 1634封接的形式365 1635玻璃封接的条件367 思考题368 第17章玻璃表面处理技术369 171玻璃表面的清洁处理369 1711表面清洁度的检验标准369 1712清洁处理方法370 172玻璃表面的化学蚀刻、化学抛光和 蒙砂372 1721玻璃表面的化学蚀刻372 1722玻璃表面的化学抛光373 1723玻璃表面的化学蒙砂374 173玻璃表面镀膜的方法376 1731化学还原法376 1732化学气相沉积法376 1733溶胶凝胶法377 1734真空蒸发镀膜法378 1735阴极溅射镀膜法379 1736离子镀膜法379 174镀膜类玻璃380 1741热反射玻璃380 1742吸热玻璃381 1743低辐射玻璃381 1744表面导电膜383 1745电致变色膜385 1746玻璃表面的憎水膜和防雾膜386 1747玻璃表面着色387 1748表面光学薄膜388 思考题391 第18章玻璃工业的环境保护392 181玻璃自身有害物的污染与防治392 1811玻璃自身有害物的危害性392 1812玻璃中有害物溶出的污染及 防治393 1813玻璃原料中有害物挥发的污染及 防治394 182玻璃工业对大气的污染395 1821废气污染及其防治395 1822粉尘污染及其防治399 183玻璃工业对水体的污染及其治理402 1831玻璃工厂中废水的来源402 1832废水污染治理的措施403 184噪声及其防治405 1841噪声的危害405 1842噪声允许标准405 1843噪声的分类406 1844噪声的防治406 思考题407 附录Ⅰ常用的玻璃原料转化系数408 附录Ⅱ英国、美国、联邦德国、前苏联筛子 的规格409 参考文献411第1章玻璃的结构与组成3 11玻璃的定义与通性3 111玻璃的定义3 112玻璃的通性3 12玻璃结构5 121晶子学说5 122无规则网络学说6 123玻璃结构理论的进展7 13玻璃结构和熔体结构的关系7 131硅酸盐熔体的结构7 132玻璃结构与熔体结构的关系8 14单元系统玻璃8 141石英玻璃结构8 142氧化硼玻璃结构10 143五氧化二磷玻璃结构11 15硅酸盐玻璃结构12 151碱硅酸盐玻璃结构12 152钠钙硅玻璃结构12 16硼酸盐玻璃结构13 161碱硼酸盐玻璃结构13 162钠硼硅玻璃结构14 17磷酸盐玻璃结构16 18其他氧化物玻璃结构16 181铝酸盐玻璃16 182铝硼酸盐玻璃17 183铍酸盐、钒酸盐等类型玻璃17 19逆性玻璃17 110硫属化合物玻璃19 111卤化物玻璃20 112玻璃结构中阳离子的分类20 1121网络生成体氧化物20 1122网络外体氧化物20 1123中间体氧化物21 113各种氧化物在玻璃中的作用21 1131碱金属氧化物的作用21 1132二价金属氧化物的作用22 1133氧化铝25 1134氧化硼26 1135氧化镧26 1136氧化铋26 1137氧化锆26 1138氧化钛26 114玻璃的热历史27 1141玻璃在转变温度区的结构、性能的 变化规律27 1142热历史对性能的影响28 1143理论分析29 115玻璃成分、结构、性能之间的关系30 思考题32 第2章玻璃的形成规律33 21玻璃的形成方法33 22玻璃形成的热力学条件34 23玻璃形成的动力学条件34 24玻璃形成的结晶化学理论38 241熔体结构38 242键强38 243键性39 244温特的原子构造理论40 25氧化物玻璃形成区41 251一元系统玻璃41 252二元系统玻璃形成区41 253三元系统玻璃形成区43 第3章熔体和玻璃体的相变52 31玻璃分相52 311两种不同分相结构及机理53 312二元系统玻璃的分相55 313三元系统玻璃的分相56 314玻璃分相的原因57 315分相对玻璃性能的影响58 32玻璃的析晶60 321成核过程61 322晶体生长64 323影响玻璃析晶的因素64 33微晶玻璃的核化和晶化65 331低膨胀锂铝硅微晶玻璃的晶相66 332低膨胀锂铝硅微晶玻璃的成核剂67 333低膨胀锂铝硅微晶玻璃的热处理 过程67 34玻璃的析晶缺陷68 341玻璃析晶缺陷产生的原因68 342影响玻璃析晶缺陷产生的因素68 思考题70 第4章玻璃的黏度及表面性质71 41玻璃的黏度71 411黏度与温度的关系71 412黏度与熔体结构的关系74 413黏度与玻璃组成的关系74 414黏度参考点77 415黏度在生产中的应用77 416黏度的计算和测定79 42玻璃的表面张力82 421玻璃表面张力的物理与工艺意义82 422玻璃表面张力与组成、温度的 关系83 423玻璃的润湿性及影响因素86 41玻璃的表面性质87 431玻璃的表面组成与表面结构87 432玻璃表面的离子交换89 433玻璃的表面吸附89 思考题89 第5章玻璃的力学性能及热学性能91 51玻璃的力学性能91 511玻璃的机械强度91 512玻璃的弹性96 513玻璃的硬度与脆性98 514玻璃的密度100 51玻璃的热学性能103 521玻璃的热膨胀系数103 522玻璃的比热容108 523玻璃的导热性108 524玻璃的热稳定性110 思考题112 第6章玻璃的化学稳定性113 61玻璃的侵蚀机理113 611水对玻璃的侵蚀113 612酸对玻璃的侵蚀114 613碱对玻璃的侵蚀115 614大气对玻璃的侵蚀115 62影响玻璃化学稳定性的因素116 621化学组成的影响116 622热处理的影响117 623表面状态的影响118 624温度和压力的影响118 63特殊的侵蚀情况119 631玻璃的脱片现象119 632玻璃的生物发霉120 633金属蒸气对玻璃的侵蚀120 64玻璃化学稳定性的测定方法120 641粉末法120 642表面法121 思考题121 第7章玻璃的电学及磁学性质122 71玻璃的导电性122 711玻璃的导电机理122 712玻璃的电导率122 713玻璃的表面电导率126 72玻璃的介电性126 721玻璃的介电常数126 722玻璃的介电损耗128 723玻璃的介电强度129 73玻璃的半导体性129 74玻璃的磁学性质131 741玻璃的磁化率131 742玻璃的反磁性131 743玻璃的顺磁性131 思考题132 第8章玻璃的光学性质133 81玻璃的折射率133 811玻璃折射率与组成的关系134 812玻璃的色散136 813玻璃折射率与温度、热历史的 关系137 82玻璃的光学常数138 83玻璃的反射、散射、吸收和透过139 831反射139 832散射139 833吸收和透过140 84玻璃的红外和紫外吸收141 841红外吸收141 842紫外吸收142 思考题143 第9章玻璃的着色和脱色144 91概述144 92离子着色145 921离子的电子层结构与光吸收的 关系145 922第4周期过渡金属离子的着色145 923稀土金属离子的着色146 924离子着色理论148 925常见离子的着色154 926离子的混合着色159 93硫、硒及其化合物的着色162 931硫硒着色玻璃163 932硫碳着色164 933硫化镉和硒化镉着色玻璃166 94金属胶体着色167 941金属离子的溶解168 942金属离子的还原168 943金属原子的成核和长大168 95玻璃的其他着色方法169 951玻璃的辐射着色169 952热喷涂着色170 953感光着色170 954光致变色玻璃171 955扩散着色171 96颜色的表示方法171 961CIE系统172 962xy颜色图172 963有色玻璃的色度计算173 97玻璃的脱色174 971玻璃脱色原理174 972硒钴脱色174 973硒钴脱色中的问题174 思考题175第2篇玻璃工艺基础 第10章原料及原料选择179 101原料概述、分类179 102原料的选择179 103主要原料180 1031引入酸性氧化物的原料180 1032引入碱土金属氧化物及其他二价金属氧化物的 原料185 1033引入碱金属氧化物的原料188 1034引入四价金属氧化物的原料192 1035天然含碱原料与矿渣原料192 104辅助原料193 1041澄清剂193 1042着色剂196 1043脱色剂198 1044乳浊剂200 1045助熔剂201 1046氧化剂与还原剂201 105碎玻璃202 106稀土元素氧化物在玻璃工业中的 应用203 107原料的标准化、专业化生产和均化 技术203 1072原料的均化技术204 思考题210 第11章配合料制备208 111玻璃组成的设计和确定208 1111设计与确定玻璃组成的步骤209 1112玻璃组成的设计与确定方法 举例210 112配合料的计算214 113配合料的制备218 1131配合料的质量要求218 1132原料的运输和贮存220 1133原料的加工处理221 1134配合料的称量225 1135配合料的混合225 1136配合料的输送与贮存226 1137配合料的质量检验226 1138配合料的粒化227 思考题228 第12章玻璃的熔制229 121玻璃的熔制过程229 122硅酸盐形成和玻璃的形成230 1221配合料的加热反应230 1222硅酸盐形成过程的动力学232 1223玻璃形成过程的动力学234 123玻璃的澄清236 1231配合料熔化过程气体的析出236 1232玻璃中气泡的形成236 1233气体在玻璃熔体中的溶解及 扩散238 1234从熔体中排出气泡及气体239 124玻璃液的均化246 125玻璃液的冷却246 126影响玻璃熔制过程的工艺因素247 1261玻璃组成247 1262原料的性质及其种类的选择247 1263配合料的影响247 1264投料方式的影响248 1265加速剂的影响248 1266熔制制度的影响249 1267玻璃液流的影响250 1268窑炉、耐火材料的影响250 1269熔制工艺改进的影响250 127玻璃熔制的温度制度250 1271坩埚窑中玻璃熔制的温度制度250 1272池窑中玻璃熔制的温度制度252 128玻璃池窑用耐火材料的选用和蚀变255 1281玻璃池窑用耐火材料的种类与 选用255 1282耐火材料在池窑中的蚀变257 思考题264 第13章玻璃体的缺陷265 131概述265 132气泡265 1321一次气泡266 1322二次气泡266 1323耐火材料气泡268 1324污染泡268 1325金属铁引起的气泡269 1326气泡的检验269 133结石269 1331配合料结石270 1332耐火材料结石270 1333析晶结石273 1334硫酸盐夹杂物275 1335黑色夹杂物“黑斑子”与污 染物275 1336结石的检验275 134条纹和节瘤277 1341熔制不均匀引起的条纹和节瘤278 1342耐火材料被侵蚀引起的条纹和 节瘤279 1343窑碹玻璃滴引起的条纹和节瘤279 1344结石熔化引起的条纹和节瘤279 1345表面张力对消除条纹的作用280 1346条纹和节瘤的检验280 思考题283 第14章玻璃的成形287 141概述287 142玻璃的性能对成形的作用287 1421黏度对成形的作用287 1422表面张力对成形的作用288 1423弹性对成形的作用288 1424比热容、热导率、热膨胀、表面辐 射强度和透热性对成形的作用289 143玻璃的成形制度289 1431玻璃成形过程中的热传递290 1432玻璃的成形制度291 143玻璃的成形方法296 1441人工成形296 1442玻璃管的成形298 1443玻璃瓶罐的成形300 1444平板玻璃的成形303 1445其他成形方法310 思考题311 第15章玻璃的退火与钢化312 151玻璃中的应力312 1511玻璃中的热应力312 1512玻璃中的结构应力314 1513玻璃的机械应力314 1514玻璃中应力的表示和测定314 152璃的退火318 1521玻璃中应力的消除318 1521玻璃的退火温度319 1522玻璃的退火工艺321 1523制定退火制度时的有关问题322 1524玻璃的精密退火和退火设备323 153玻璃的钢化325 1531玻璃的物理钢化325 1532玻璃的化学钢化330 思考题334 第16璃的加工335 161玻璃的冷加工335 1611研磨与抛光335 1612切割与钻孔341 1613喷砂及砂雕343 1614刻花与雕刻345 162玻璃制品的热加工348 1621玻璃制品的热加工原理348 1622玻璃制品热加工的主要方法348 1623特殊加工方法349 1624玻璃的热弯356 163玻璃的封接358 1631封接原理358 1632对封接玻璃的性能要求359 1633与玻璃封接用的金属361 1634封接的形式361 1635玻璃封接的条件363 思考题364 第17章玻璃表面处理技术362 171玻璃表面的清洁处理362 1711表面清洁度的检验标准362 1712清洁处理方法363 172玻璃表面的化学蚀刻、化学抛光和 蒙砂365 1721玻璃表面的化学蚀刻365 1722玻璃表面的化学抛光366 1723玻璃表面的化学蒙砂367 173玻璃表面镀膜的方法369 1731化学还原法369 1732化学气相沉积法369 1733溶胶凝胶法370 1734真空蒸发镀膜法371 1735阴极溅射镀膜法372 1736离子镀膜法372 174镀膜类玻璃373 1741热反射玻璃373 1742吸热玻璃374 1743低辐射玻璃374 1744表面导电膜376 1745电致变色膜378 1746玻璃表面的憎水膜和防雾膜379 1747玻璃表面着色380 1748表面光学薄膜381 思考题385 第18章玻璃工业的环境保护386 181玻璃自身有害物的污染与防治386 1811玻璃自身有害物的危害性386 1812玻璃中有害物溶出的污染及 防治387 1813玻璃原料中有害物挥发的污染及 防治388 182玻璃工业对大气的污染389 1821废气污染及其防治389 1822粉尘污染及其防治393 183玻璃工业对水的污染及其治理396 1831玻璃工厂中废水的来源396 1832废水污染治理的措施397 184噪声及其防治399 1841噪声的危害399 1842噪声允许标准399 1843噪声的分类400 1844噪声的防治400 思考题401 附录Ⅰ常用的玻璃原料转化系数402 附录Ⅱ英国、美国、联邦德国、前苏联筛子 的规格403