新編玻璃工藝學

前言

玻璃的發(fā)現(xiàn)及生產(chǎn)制造已有5000年的悠久歷史，它幾乎伴隨著人類文明發(fā)展的整個歷程。至今，玻璃品種不斷豐富，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)也有100多年歷史。玻璃具有廣泛的用途，如窗玻璃、器皿玻璃、瓶罐玻璃、眼鏡玻璃、光學鏡頭、激光器、針劑瓶、光伏電池基板、熱水器集熱管、液晶顯示器基板玻璃、幕墻玻璃、汽車風擋等，不勝枚舉。近20年來，玻璃在信息、通訊、能源、航天、電子和生物醫(yī)藥等新領域也發(fā)揮著重要的作用。自20世紀90年代，中國已經(jīng)是名副其實的玻璃生產(chǎn)大國，玻璃品種最多，產(chǎn)量最大，但是在生產(chǎn)質(zhì)量、高端產(chǎn)品、研發(fā)技術(shù)與水平等方面與玻璃強國還有較大差距。隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，人類對玻璃材料的認知在不斷地完善，誕生了一系列研究成果，加深了人們對玻璃的組成、結(jié)構(gòu)、性能三者之間關(guān)系的認識，隨著玻璃學科與相關(guān)學科的交融，科研人員不斷地探索玻璃新品種和新工藝，如金屬玻璃和鍍膜玻璃等，促進了玻璃科學及玻璃材料的發(fā)展。為了更好地適應玻璃科學技術(shù)發(fā)展的需要，本編寫組在編寫本書時集合了國內(nèi)的玻璃專家及學者，在原輕工版《玻璃工藝學》（1982）的基礎上，廣泛地參考了國內(nèi)外有關(guān)資料，對玻璃的基本理論、基本知識、新工藝、玻璃品種等作了大量補充和完善。本書基本特點：①在玻璃工藝原理方面進行了系統(tǒng)的補充和完善，加強了玻璃結(jié)構(gòu)理論的闡述，補充了微晶玻璃系統(tǒng)、金屬玻璃和制備方法，加強了玻璃結(jié)構(gòu)研究方法的介紹；②加強了玻璃性能的闡述和測試方法的介紹，滿足技術(shù)人員對性能測量原理的理解；③增加了玻璃成分設計，可以解決玻璃技術(shù)人員在玻璃成分設計方面的茫然，建立玻璃成分與性能的數(shù)學關(guān)系，更好地滿足玻璃新產(chǎn)品的開發(fā)需要，涉及的玻璃性能參數(shù)達10多項；④補充了一些玻璃新品種的成形工藝與加工方法，為玻璃技術(shù)人員開闊視野和提供新思路；⑤在玻璃缺陷與控制方面，收集了更多缺陷圖片，讓讀者對缺陷類型有更直觀的認識；⑥在附錄中收集和精選了國內(nèi)外14大類玻璃品種的800多個玻璃化學組成和性能參數(shù)，相信這些資料會使讀者在實踐中受益。本書以玻璃工藝原理及玻璃工藝過程為主線來闡述各個章節(jié)，力求理論結(jié)合實際，成分設計與產(chǎn)品性能相結(jié)合，生產(chǎn)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合，現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合；并依據(jù)科學發(fā)展觀的要求，將玻璃工業(yè)的節(jié)能減排與環(huán)境保護相結(jié)合，將循環(huán)經(jīng)濟與玻璃利廢相結(jié)合。本書內(nèi)容豐富，文字簡練，圖表信息量大，實用性強，可以作為大專院校材料科學與工程專業(yè)、無機非金屬材料專業(yè)的基礎教材和教學參考書，也可供玻璃工業(yè)、建材工業(yè)、建筑工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、化學工業(yè)、電真空工業(yè)等行業(yè)的科技人員、管理人員和技術(shù)工人使用。本書編寫過程中，得到了廣大的玻璃界前輩及企事業(yè)單位的支持，得到了中國輕工業(yè)出版社李建華編輯的幫助，沈長治和王承遇兩位老先生對本書的組稿和編寫進行了系統(tǒng)的指導、修改和審閱，中國科學院上海光學精密機械研究所姜中宏院士對第2章進行審閱并提出修改意見，北京玻璃集團總工程師梅德馨審閱了本書大部分章節(jié)。

內(nèi)容概要

　　《新編玻璃工藝學》基本特點：①在玻璃工藝原理方面進行了系統(tǒng)的補充和完善，加強了玻璃結(jié)構(gòu)理論的闡述，補充了微晶玻璃系統(tǒng)、金屬玻璃和制備方法，加強了玻璃結(jié)構(gòu)研究方法的介紹；②加強了玻璃性能的闡述和測試方法的介紹，滿足技術(shù)人員對性能測量原理的理解；③增加了玻璃成分設計，可以解決玻璃技術(shù)人員在玻璃成分設計方面的茫然，建立玻璃成分與性能的數(shù)學關(guān)系，更好地滿足玻璃新產(chǎn)品的開發(fā)需要，涉及的玻璃性能參數(shù)達10多項；④補充了一些玻璃新品種的成形工藝與加工方法，為玻璃技術(shù)人員開闊視野和提供新思路；⑤在玻璃缺陷與控制方面，收集了更多缺陷圖片，讓讀者對缺陷類型有更直觀的認識；⑥在附錄中收集和精選了國內(nèi)外14大類玻璃品種的800多個玻璃化學組成和性能參數(shù)，相信這些資料會使讀者在實踐中受益?！　　缎戮幉ＡЧに噷W》以玻璃工藝原理及玻璃工藝過程為主線來闡述各個章節(jié)，力求理論結(jié)合實際，成分設計與產(chǎn)品性能相結(jié)合，生產(chǎn)技術(shù)與檢測技術(shù)相結(jié)合，現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝相結(jié)合；并依據(jù)科學發(fā)展觀的要求，將玻璃工業(yè)的節(jié)能減排與環(huán)境保護相結(jié)合，將循環(huán)經(jīng)濟與玻璃利廢相結(jié)合?！缎戮幉ＡЧに噷W》內(nèi)容豐富，文字簡練，圖表信息量大，實用性強，可以作為大專院校材料科學與工程專業(yè)、無機非金屬材料專業(yè)的基礎教材和教學參考書，也可供玻璃工業(yè)、建材工業(yè)、建筑工業(yè)、硅酸鹽工業(yè)、化學工業(yè)、電真空工業(yè)等行業(yè)的科技人員、管理人員和技術(shù)工人使用。

書籍目錄

第1章 玻璃的定義與結(jié)構(gòu)1.1 玻璃的定義1.2 玻璃的通性1.3 玻璃的結(jié)構(gòu)1.3.1 玻璃的結(jié)構(gòu)理論1.3.2 傳統(tǒng)玻璃結(jié)構(gòu)1.3.3 重金屬氧化玻璃的結(jié)構(gòu)1.3.4 非氧化物玻璃的結(jié)構(gòu)1.3.5 金屬玻璃的結(jié)構(gòu)1.3.6 有機玻璃的結(jié)構(gòu)1.4 玻璃組成、結(jié)構(gòu)、性能之間的關(guān)系1.4.1 玻璃的陽離子分類1.4.2 玻璃組成對結(jié)構(gòu)的影響1.4.3 結(jié)構(gòu)因素對玻璃性質(zhì)的影響1.5 玻璃結(jié)構(gòu)的研究方法第2章 玻璃的形成與規(guī)律2.1 玻璃形成物質(zhì)2.1.1 結(jié)晶化學理論2.1.2 氧化物在玻璃中的作用2.2 玻璃形成方法2.2.1 熔體冷卻法2.2.2 氣相制備技術(shù)2.2.3 液相制備技術(shù)2.2.4 固相制備技術(shù)2.3 玻璃形成熱力學2.4 玻璃形成動力學2.5 玻璃形成范圍2.5.1 一元系統(tǒng)玻璃2.5.2 二元系統(tǒng)玻璃2.5.3 三元系統(tǒng)玻璃2.6 金屬玻璃2.6.1 金屬玻璃的形成能力2.6.2 金屬玻璃的制備技術(shù)2.6.3 金屬玻璃的性能與應用第3章 玻璃的分相與析晶3.1 玻璃分相3.1.1 兩種分相結(jié)構(gòu)及機理3.1.2 二元系統(tǒng)玻璃分相3.1.3 三元系統(tǒng)玻璃分相3.1.4 玻璃分相原因3.1.5 分相對玻璃性能的影響3.2 玻璃析晶3.2.1 成核過程3.2.2 晶體生長3.2.3 影響玻璃析晶的因素3.3 玻璃的析晶缺陷3.3.1 玻璃析晶缺陷產(chǎn)生的原因3.3.2 影響玻璃析晶缺陷產(chǎn)生的因素3.4 微晶玻璃3.4.1 低膨脹鋰鋁硅微晶玻璃3.4.2 CaO-A1203-SiOz系統(tǒng)微晶玻璃3.4.3 MgO-A1203一Si02系統(tǒng)微晶玻璃3.4.4 磷硅酸鹽微晶玻璃3.5 微晶玻璃的制備工藝方法3.5.1 熔體析晶法3.5.2 燒結(jié)法3.5.3 溶膠一凝膠法第4章 玻璃的性質(zhì)4.1 玻璃的密度4.1.1 玻璃密度與成分的關(guān)系4.1.2 玻璃密度與溫度及熱歷史的關(guān)系4.1.3 玻璃密度與壓力的關(guān)系4.1.4 玻璃密度的測量方法4.2 玻璃的黏度4.2.1 玻璃黏度與溫度的關(guān)系4.2.2 玻璃黏度與玻璃組成的關(guān)系4.2.3 玻璃黏度與生產(chǎn)的關(guān)系4.2.4 玻璃黏度的計算方法4.2.5 玻璃黏度的測量方法4.3 玻璃的表面張力4.3.1 玻璃表面張力的物理含義及應用4.3.2 玻璃表面張力的影響因素4.3.3 玻璃表面潤濕性及影響因素4.4 玻璃的表面性質(zhì)4.4.1 玻璃表面結(jié)構(gòu)和表面成分4.4.2 玻璃表面的離子交換4.4.3 玻璃的表面吸附4.5 玻璃的力學性質(zhì)4.5.1 玻璃的力學基本概念4.5.2 玻璃的機械強度4.6 玻璃的熱學性質(zhì)4.6.1 玻璃的熱膨脹系數(shù)4.6.2 玻璃的比熱容4.6.3 玻璃的導熱系數(shù)4.6.4 玻璃的熱穩(wěn)定性4.7 玻璃的電學性質(zhì)4.7.1 玻璃的導電性4.7.2 玻璃的介電性4.7.3 玻璃電性能的測量方法4.8 玻璃的光學性能4.8.1 玻璃的折射率4.8.2 玻璃的光學常數(shù)4.8.3 玻璃的反射、吸收和透過4.9 玻璃的化學穩(wěn)定性4.9.1 玻璃的侵蝕機理4.9.2 影響玻璃化學穩(wěn)定性的因素4.9.3 玻璃化學穩(wěn)定性的測量第5章 玻璃著色與脫色5.1 玻璃顏色概述5.2 玻璃顏色的表征方法5.2.1 顏色三要素5.2.2 色度圖與色坐標5.2.3 孟塞爾色系5.2.4 CIELab顏色空間與色差5.3 玻璃著色機理5.3.1 離子著色5.3.2 金屬膠體著色5.3.3 硫、硒及化合物著色5.3.4 玻璃其它著色方法5.4 玻璃脫色5.4.1 玻璃的脫色原理5.4.2 硒鈷脫色中的問題第6章 玻璃成分設計6.1 玻璃成分概述6.1.1 玻璃成分的表示方法6.1.2 玻璃的牌號與命名6.2 玻璃成分設計6.2.1 玻璃成分設計原則6.2.2 玻璃成分設計方法6.3 玻璃性能計算6.3.1 玻璃密度的計算6.3.2 玻璃熱膨脹系數(shù)的計算6.3.3 玻璃比熱容的計算6.3.4 玻璃熱導率的計算6.3.5 玻璃光學性質(zhì)的計算6.3.6 玻璃吸收X射線和y射線性質(zhì)的計算6.3.7 玻璃機械性質(zhì)的計算6.3.8 玻璃電學性質(zhì)的計算6.3.9 玻璃化學穩(wěn)定性的計算6.3.1 0玻璃黏度的計算6.3.1 1玻璃表面張力的計算6.3.1 2玻璃熔化溫度的計算6.3.1 3玻璃析晶性能的計算第7章 玻璃用原料與配料7.1 主要原料7.1.1 SiO2原料7.1.2 B2O3原料7.1.3 Al2O3原料7.1.4 P2O5原料7.1.5 Na2O原料7.1.6 K2O原料7.1.7 Li2P原料7.1.8 CaO原料7.1.9 MgO原料7.1.1 0BaO原料7.1.1 1ZnO原料7.1.1 2PbO原料7.1.1 3BeO原料7.1.1 4SrO原料7.1.1 5CAO原料7.1.1 6GeO2原料7.1.1 7TiO2原料7.1.1 8ZrO2原料7.2 輔助原料7.2.1 澄清劑7.2.2 著色劑7.3 脫色劑7.3.1 化學脫色劑7.3.2 物理脫色劑7.4 乳濁劑7.4.1 氟化合物7.4.2 磷酸鹽……第8章 玻璃的熔制與窯爐第9章 玻璃的成形第10章 玻璃的加工第11章 玻璃的熱處理第12章 玻璃的缺陷與控制第13章 玻璃工藝的節(jié)能與環(huán)保參考文獻附錄一 國內(nèi)外平板玻璃化學組成及性能一覽表附錄二 國內(nèi)外瓶罐玻璃化學組成及性能一覽表附錄三 國內(nèi)外器皿玻璃化學組成及性能一覽表附錄四 國內(nèi)外儀器玻璃化學組成及性能一覽表附錄五 國內(nèi)外光學玻璃化學組成及性能一覽表附錄六 國內(nèi)外眼鏡玻璃化學組成及性能一覽表附錄七 國內(nèi)外耐熱器皿玻璃化學組成及性能一覽表附錄八 國內(nèi)外顏色玻璃化學組成及性能一覽表附錄九 國內(nèi)外電光源玻璃化學組成及性能一覽表附錄十 國內(nèi)外封接玻璃化學組成及性能一覽表附錄十一 國內(nèi)外低熔點玻璃化學組成及性能一覽表附錄十二 國內(nèi)外醫(yī)藥玻璃化學組成及性能一覽表附錄十三 國內(nèi)外顯示玻璃化學組成及性能一覽表附錄十四 國內(nèi)外玻璃纖維化學組成及性能一覽表

章節(jié)摘錄

插圖：第1章玻璃的定義與結(jié)構(gòu)玻璃是具有悠久歷史和優(yōu)良特性的無機非金屬材料，其用途十分廣泛，幾乎涉及國民經(jīng)濟建設的各個部門。玻璃的物理、化學性質(zhì)不僅決定于其化學組成，而且還與玻璃的結(jié)構(gòu)具有密切相關(guān)。只有充分認識和理解玻璃結(jié)構(gòu)，掌握玻璃組成、結(jié)構(gòu)、性能三者之間內(nèi)在規(guī)律，才能通過改變其化學組成、制備工藝和熱處理條件，制備出符合使用性能要求的玻璃材料。1.1玻璃的定義玻璃分為狹義玻璃和廣義玻璃。狹義玻璃是指熔融物在冷卻過程中不發(fā)生結(jié)晶的無機物質(zhì)，僅指無機玻璃，它包括氧化物玻璃、非氧化物玻璃、非晶半導體。隨著科學技術(shù)的進步，現(xiàn)代可以通過真空蒸鍍、火焰噴射、溶膠凝膠、氣相沉積、沖擊波、中子輻照等方法來制備非晶態(tài)物質(zhì)，顯然，這些方法都不同于傳統(tǒng)的熔融法。同時，除了無機玻璃外，也可用有機物或金屬在特定條件下制備出玻璃。廣義玻璃是具有轉(zhuǎn)變溫度（Tg）的非晶態(tài)材料，非晶態(tài)材料是指其原子排列在近程有序而遠程無序，原子排列不具有平移周期性關(guān)系；當溫度連續(xù)升高（或降低）時，在某個溫度范圍內(nèi)發(fā)生明顯結(jié)構(gòu)變化，導致熱膨脹系數(shù)、比熱容等性質(zhì)發(fā)生突變，這個溫度范圍所對應的性質(zhì)轉(zhuǎn)折點就是轉(zhuǎn)變溫度Tg，如圖1-1所示。非晶態(tài)材料包括無機玻璃、金屬玻璃、有機玻璃等，其種類見表1-1。

編輯推薦

《新編玻璃工藝學》基本特點：①在玻璃工藝原理方面進行了系統(tǒng)的補充和完善，加強了玻璃結(jié)構(gòu)理論的闡述，補充了微晶玻璃系統(tǒng)、金屬玻璃和制備方法，加強了玻璃結(jié)構(gòu)研究方法的介紹；②加強了玻璃性能的闡述和測試方法的介紹，滿足技術(shù)人員對性能測量原理的理解；③增加了玻璃成分設計，可以解決玻璃技術(shù)人員在玻璃成分設計方面的茫然，建立玻璃成分與性能的數(shù)學關(guān)系，更好地滿足玻璃新產(chǎn)品的開發(fā)需要，涉及的玻璃性能參數(shù)達10多項；④補充了一些玻璃新品種的成形工藝與加工方法，為玻璃技術(shù)人員開闊視野和提供新思路；⑤在玻璃缺陷與控制方面，收集了更多缺陷圖片，讓讀者對缺陷類型有更直觀的認識；⑥在附錄中收集和精選了國內(nèi)外14大類玻璃品種的800多個玻璃化學組成和性能參數(shù)，相信這些資料會使讀者在實踐中受益。

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