各種玻璃特性詳細(xì)介紹

1、各種玻璃特性詳細(xì)介紹玻璃的制造已有五千年的歷史，一般認(rèn)為最早的制造者是古代的埃及人。我國在東周時(shí)代已能制造玻璃，玻璃組成中都含有氧化鉛和氧化鋇，與其他國家的古代玻璃有明顯的區(qū)別。我國歷史上有把玻璃稱為琉璃、頗黎、假水晶料器、硝子等名稱。 玻璃具有一系列非?？少F的特性：透明、堅(jiān)硬、良好的化學(xué)穩(wěn)定性；可通過化學(xué)組成的調(diào)整，大幅度調(diào)節(jié)玻璃的物理和化學(xué)性能，以適應(yīng)各種不同的使用要求；可以用吹、壓、拉、鑄、槽沉、離心澆注等多種成形方法，制成各種形狀的空心和實(shí)心制品；可以通過焊接和粉末燒結(jié)等加工方制成形狀復(fù)雜、尺寸嚴(yán)格的器件。而且，制造玻璃的原料豐富，價(jià)格低廉。因此，作為結(jié)構(gòu)材料和功能材料，玻璃在建材、輕

2、工、交通、醫(yī)藥、化工、電子、航天、原子能等領(lǐng)域獲得了極其廣泛的應(yīng)用。 B270/K9K9玻璃是用K9料制成的玻璃制品，用于光學(xué)鍍膜等領(lǐng)域 K9料屬于光學(xué)玻璃，由于它晶瑩剔透，所以衍生了很多以K9料為加工對(duì)象的工廠，他們加工出來的產(chǎn)品，在市面上稱為水晶玻璃制品。 K9的組成如下： SiO269.13B2O310.75BaO3.07Na2O10.40K2O6.29As2O30.36 它的光學(xué)常數(shù)為：折射率1.51630色散0.00806阿貝數(shù)64.06。無色光學(xué)玻璃-B270技術(shù)要求牌 號(hào)厚度(mm) tj(nm)0(nm)T0(%)KB2701-5310±1040089.51.0石英玻

3、璃石英玻璃以其優(yōu)良的理化性能，被大量廣泛用于半導(dǎo)體技術(shù)，新型電光源，彩電熒光粉生產(chǎn)，化工過程，超高電壓收塵、遠(yuǎn)紅外輻射加熱設(shè)備、航空航天技術(shù)、某些武器及光學(xué)儀器的光學(xué)系統(tǒng)、原子能技術(shù)、浮法玻璃及元堿玻璃窖的耐火材料，特種玻璃用坩堝，儀器玻璃成型部料碗，紫外線殺菌燈，各種有色金屬的生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。石英玻璃SiO2含量大于99.5，熱膨脹系數(shù)低，耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定性好，透紫外光和紅外光，熔制溫度高、粘度大，成型較難。多用于半導(dǎo)體、電光源、光導(dǎo)通信、激光等技術(shù)和光學(xué)儀器中。 石英玻璃在整個(gè)波長(zhǎng)有特別好的透光性，在紅外區(qū)（特殊的紅外玻璃除外），光譜透射范圍比普通玻璃大。在可見光區(qū)透過率達(dá)93。在紫外光譜

4、區(qū)，特別是在短波，紫外光譜區(qū)透過率比其他玻璃好的多。石英玻璃他的光學(xué)性能在很大程度上取決于它的化學(xué)性能。哪怕是0.001的雜質(zhì)就明顯地影響產(chǎn)品質(zhì)量。過度金屬雜質(zhì)會(huì)改變波長(zhǎng)方向移動(dòng)，羥基的存在會(huì)吸收2.73µm光帶。國產(chǎn)光學(xué)石英玻璃有三個(gè)牌號(hào)：JGS1紫外光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段185-2000nm，用合成石制造，Sicl4為原料，JGS2紫外光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段220-2500nm，用水晶做原料，氣煉法生產(chǎn)；JGS3紅外光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段260-3500nm，采用水晶或高純度石英砂為原料，真空加壓爐生產(chǎn)。國外還有一種全波段光學(xué)石英玻璃，應(yīng)用波段180-4000nm，采用等離子（無

5、水無H2狀態(tài)下）化學(xué)相沉積法生產(chǎn)。用特純Sicl4為原料。在石英玻璃中摻入少量Tio2，可以把220nm下的紫外線濾掉，稱無臭氧石英玻璃。因?yàn)?20nm以下的紫外線能使空氣中的氧變成臭氧，在石英玻璃中摻入少量鈦、銪等元素。可以把340nm以下的短波過濾掉。用它制電光源對(duì)人的皮膚有保健作用。這種玻璃可以做到完全無氣泡。具有優(yōu)良的透紫外線性能，特別是在短波紫外區(qū)，其透過性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過所有的其他玻璃。在185µm處的透過率可達(dá)85。是185-2500nm波段的優(yōu)良光學(xué)材料。由于這種玻璃含OH基團(tuán)，所以紅外透過性能差，特別是在2.7µ附近有一很大的吸收峰。 石英玻璃的光學(xué)性能 （1）

6、光譜特性 各種有色光學(xué)玻璃在規(guī)定的光譜區(qū)內(nèi)的透過和吸收性能稱為光譜特性。它是有色光學(xué)玻璃的（2）主要特性 石英玻璃是透紫外線，可見光，近紅外線性能最好的玻璃，可以根據(jù)需要從168nm-3500nm波段范圍任意選擇所須品種。 牌號(hào)名稱應(yīng)用光譜波段（毫微米） JGS1遠(yuǎn)紫外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段185-2500nm JGS2紫外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段220-2500nm JGS3紅外光學(xué)石英玻璃應(yīng)用光譜波段260-3500nm 遠(yuǎn)紫外光學(xué)石英玻璃JGS1Reflectiveglass 在紫外和可見光譜范圍內(nèi)透明；在185-2500nm波段范圍內(nèi)無吸收帶；在2600-2800nm波段范圍內(nèi)有強(qiáng)吸

7、收帶；非發(fā)光，光輻射穩(wěn)定。 紫外光學(xué)石英玻璃JGS2 在紫外和可見光譜范圍內(nèi)透明；在220-2500nm波段范圍內(nèi)無吸收帶；在2600-2800nm波段范圍內(nèi)有強(qiáng)吸收帶；非發(fā)光，光輻射穩(wěn)定。紫外光學(xué)石英玻璃：是用氫氧焰熔化高級(jí)水晶粉料而成的光學(xué)石英玻璃，它是220-2500nm波段范圍內(nèi)良好的光學(xué)材料。其紅外透過性能同遠(yuǎn)紫外石英玻璃。 紅外光學(xué)石英玻璃JGS3 在可見和紅外光譜范圍內(nèi)透明；在2600-2800nm波段范圍內(nèi)無明顯吸收帶； 和普通硅酸鹽玻璃相比，透明石英玻璃在整個(gè)波長(zhǎng)頭優(yōu)良的透過性能。在紅外區(qū)光譜透過比普通玻璃大；在可見區(qū)，石英玻璃的透過率也是比較高的。在紫外光譜區(qū)特別是在短波紫

8、外區(qū)，光譜透過比其他玻璃好的多。光譜透過率受三個(gè)因素影響：反射，散射和吸收。石英玻璃的反射一般為8，紫外區(qū)大一些，紅外區(qū)小一些。所以石英玻璃的透過率一般不大于92。石英玻璃的散射比較小，一般可以忽略。光譜吸收和石英玻璃的雜質(zhì)含量和生產(chǎn)工藝有密切的關(guān)系；在低于200鈉米波段的透過率的高低，代表金屬雜質(zhì)含量的多少；240鈉米的吸收表示缺氧結(jié)構(gòu)的多少；可見波段的吸收是由于過渡金屬離子的存在造成的，2730鈉米的吸收是羥基的吸收峰，可以用于計(jì)算羥基含量。石英玻璃物理性能表1. 機(jī) 械 性 能標(biāo) 準(zhǔn) 值密度2.2g/cm3抗壓強(qiáng)度1100Mpa抗彎強(qiáng)度67Mpa抗拉強(qiáng)度48Mpa泊松比0.140.17楊

9、氏模量72000Mpa剛性模量31000Mpa莫氏硬度5.56.5表2. 機(jī) 械 性 能標(biāo) 準(zhǔn) 值變形點(diǎn)1280軟化點(diǎn)1780退火點(diǎn)1250比熱(20350)670J/kg.熱導(dǎo)率(20)1.4W/m.折射率1.4585熱膨脹系數(shù)5.5×10-7cm/cm.熱加工溫度17502050短期使用溫度1300長(zhǎng)期使用溫度1100表3. 電 學(xué) 性 能標(biāo) 準(zhǔn) 值電阻率7×107.cm絕緣強(qiáng)度250400Kv/cm介電常數(shù)3.73.9介電吸收系數(shù)<4×104介電損耗系數(shù)<1×104鋼化玻璃鋼化玻璃它是玻璃經(jīng)過再加工處理而成一種預(yù)應(yīng)力玻璃，具有較強(qiáng)的強(qiáng)度

10、和抗拉度，不容易破碎。隨著玻璃的繼續(xù)冷卻，表層已經(jīng)硬化停止收縮，而內(nèi)層仍在降溫收縮，直至到達(dá)室溫。這樣表層因受內(nèi)層的壓縮形成壓應(yīng)力，內(nèi)層則形成張應(yīng)力，并被永久的保留在鋼化玻璃中。由于玻璃是抗壓強(qiáng)而抗拉弱的脆性材料，當(dāng)超過抗張強(qiáng)度時(shí)玻璃即行破碎，所以內(nèi)應(yīng)力的大小及其分布形式是影響玻璃強(qiáng)度及炸裂的主要原因。 另一種情況是玻璃在可塑狀態(tài)下冷卻時(shí)，不論是加熱不均，還是冷卻不均，只要在同一塊玻璃上有溫差，就會(huì)有不同的收縮量。在降至室溫時(shí)，溫度越高的地方降溫越多，收縮量越大，玻璃也就越短。相反溫度越低的地方降溫少，收縮量也小，玻璃也就長(zhǎng)。一塊玻璃如各處長(zhǎng)短不一則勢(shì)必發(fā)生板面翹曲。這樣我們就不難理解玻璃為什

11、么會(huì)變形以及怎樣防止變形。鋼化玻璃強(qiáng)度高，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)125MPa以上，比普通玻璃大45倍；抗沖擊強(qiáng)度也很高，用鋼球法測(cè)定時(shí)，1kg的鋼球從1m高度落下，玻璃可保持完好。浮法玻璃浮法玻璃是用海沙、石英砂巖粉、純堿、白云石等原料，按一定比例配制，經(jīng)熔窯高溫熔融，玻璃液從池窯連續(xù)流至并浮在金屬液面上，攤成厚度均勻平整、經(jīng)火拋光的玻璃帶，冷卻硬化后脫離金屬液，再經(jīng)退火切割而成的透明五色平板玻璃。玻璃表面特別平整光滑、厚度非常均勻，光學(xué)畸變很小的特點(diǎn)。浮法玻璃按外觀質(zhì)量分為優(yōu)等品、一級(jí)品、合格品三類。按厚度分為3、4、5、6、8、10、12mm七種。 普通平板玻璃外觀質(zhì)量等級(jí)是根據(jù)波筋、氣泡、劃傷、

12、砂粒、疙瘩、線道等缺陷多少而判定。浮法玻璃外觀質(zhì)量等級(jí)是根據(jù)光學(xué)變形、氣泡、夾雜物、劃傷、線道、霧斑等缺陷多少來判的。 浮法玻璃 浮法生產(chǎn)的成型過程是在通入保護(hù)氣體（N2及H2）的錫槽中完成的。熔融玻璃從池窯中連續(xù)流入并漂浮在相對(duì)密度大的錫液表面上，在重力和表面張力的作用下，玻璃液在錫液面上鋪開、攤平、形成上下表面平整、硬化、冷卻后被引上過渡輥臺(tái)。輥臺(tái)的輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，把玻璃帶拉出錫槽進(jìn)入退火窯，經(jīng)退火、切裁，就得到平板玻璃產(chǎn)品。浮法與其他成型方法比較，其優(yōu)點(diǎn)是：適合于高效率制造優(yōu)質(zhì)平板玻璃，如沒有波筋、厚度均勻、上下表面平整、互相平行；生產(chǎn)線的規(guī)模不受成形方法的限制，單位產(chǎn)品的能耗低；成品利用率高

13、；易于科學(xué)化管理和實(shí)現(xiàn)全現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，勞動(dòng)生產(chǎn)率高；連續(xù)作業(yè)周期可長(zhǎng)達(dá)幾年，有利于穩(wěn)定地生產(chǎn)；可為在線生產(chǎn)一些新品種提供適合條件，如電浮法反射玻璃、退火時(shí)噴涂膜玻璃、冷端表面處理等。鍍膜玻璃鍍膜玻璃是在玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學(xué)性能，滿足某種特定要求。超白玻璃超白玻璃是一種超透明低鐵玻璃，也稱低鐵玻璃、高透明玻璃。它是一種高品質(zhì)、多功能的新型高檔玻璃品種，透光率可達(dá)91.5以上，具有晶瑩剔透、高檔典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之稱。超白玻璃同時(shí)具備優(yōu)質(zhì)浮法玻璃所具有的一切可加工性能，具有優(yōu)越的物理、機(jī)械及光學(xué)性能，可像其它優(yōu)質(zhì)浮法玻璃一樣進(jìn)行各種

14、深加工。無與倫比的優(yōu)越質(zhì)量和產(chǎn)品性能使超白玻璃擁有廣闊的應(yīng)用空間和光明的市場(chǎng)前景。有色光學(xué)玻璃國內(nèi)外牌號(hào)對(duì)照表本廠YAGUANG五機(jī)部蘇聯(lián)（原）Former USSR德國SCHOTT日本HOYA本廠YAGUANG五機(jī)部蘇聯(lián)（原）Former USSR德國SCHOTT日本HOYAZJB220UV-22QB26BG18ZJB240WG230QB29BG25B-380ZJB260BB8C12LB1LB13C1VG9ZJB280BB1C3WG280UV-28LB2LB23C2VG11ZJB300BB2C4WG295UV-30LB3LB33C3ZJB320BB3C5WG320UV-32LB4LB43C6

15、ZJB340BB7C10WG345UV-34LB6LB63C8ZJB360BB5C7WG360UV-36LB7LB73C1VG8G-533ZJB380BB6C8GG375L-38LB8LB83C4JB400JB2C4GG400L-40LB9LB93C5VG10JB420JB4C11GG420L-42LB10LB103C6G-550JB450JB5C12GG455Y-44LB11LB113C9JB470JB6C16GG475Y-46LB12LB123C10JB490JB7C17GG495Y-48LB13LB133C12G-545JB510JB8C18GG515Y-50LB14LB143C13CB

16、535CB3OC11GG5300-54LB15LB153C17CB550CB4OC12GG550LB16LB163C18CB565CB5OC13GG5700-56LB17VG5CB580CB6OC14GG5900-58LB18VG6HB600HB9KC10R-60LB19HB610HB10KC11RG610JB1JB1C3GG19HB630HB11KC13RG630R-62JB9GG10HB640HB12KC14RG645R-64CB1CB1OC5HB650HB13KC15R-66CB2CB2OC6HB670HB14KC17RG665HB1HB1C5HB685HB15KC18R-68HB3HB

17、3C8RG6HB700HB16KC19RG695R-70HB5HB5C13HB720RG715R-72HB6C2HWB760IR-76HWB1HWB1KC1RM-86HWB780RG780 HWB3HWB3KC2RG7RM-90HWB800IR-80HWB4HWB4KC3HWB830RG830IR-83FB1FB1TC1HWB850IR-85FB3FB3TC3HWB900GRB1QB15C3C14KG2HA-50HWB930GRB3C3C16KG3HA-30ZWB1ZWB1YC2UG11U-340PNB586HB2C7BG20V-10ZWB2ZWB2YC3UG1U-360HOB445HY1ZW

18、B3ZWB3YC1UG5U-330TB1SL-1AZB1ZB1C1B-390TB2L-1BZB2ZB2C6BG3SSB40FG6LB-40ZB3ZB3C7B-370SSB145BG34LB-145QB1QB1CC1SSB165FG3LB-165QB2QB2CC2B-410SSB200LB-200QB3QB3CC4SJB20FG18LA-20QB4QB4CC5SJB80FG16LA-80QB5QB5CC8B-440SJB100LA-100QB9QB9C3C3SJB130FG15LA-120QB10QB10C3C5SJB140LA-140QB11QB11C3C7BG14ZAB00AB10HC12N

19、G1ND-0QB12QB12C3C8B-460ZAB02AB9HC11NG9ND-03QB13QB13C3C9ZAB2AB8HC10NG3QB16QB16C3C15ZAB5AB3HC3QB17QB17C3C16ZAB10AB7HC9NG4ND-13QB18QB18C3C17ZAB25AB6HC8NG5ND-25QB19QB19C3C19ZAB30AB2HC2QB21QB21C3C21BG38ZAB50AB5HC7NG11ND-50QB23BG7B-480ZAB65AB1HC1QB24BG12ZAB70AB4HC6NG11ND-70相關(guān)知識(shí)：光學(xué)玻璃物理特性光學(xué)玻璃物理特性1 :折射率（ND）玻

20、璃的折射率是以鈉元素的特征譜線D=589.3nm測(cè)定的，以ND表示。 2: 比重(s)用流體靜力學(xué)稱量法測(cè)定玻璃的比重。3: 色度值（x,y,Y）依據(jù)國際照明委員會(huì)（CIE）1931年和1964年規(guī)定的方法，測(cè)定出在A和D65標(biāo)準(zhǔn)光源照明下玻璃的色度值。4 :熱特性5: 當(dāng)玻璃溫度升高1其長(zhǎng)度相對(duì)變化率。本目錄所列膨脹系數(shù) ，均為20 30溫度范圍內(nèi)的平均值。6: 轉(zhuǎn)變溫度（Tg）當(dāng)玻璃的膨賬量發(fā)生驟變時(shí)，所對(duì)應(yīng)的溫度即為試樣的轉(zhuǎn)變溫度。此溫度時(shí)玻璃的粘度近于10 13帕.秒。7: 軟化溫度（Ts）當(dāng)玻璃的物理性質(zhì)發(fā)生急劇變化，其膨賬量也趨近于零時(shí)的溫度，即為玻璃的軟化溫度，這時(shí)玻璃的粘度趨近

21、于10 11帕.秒。8:色溫變換能力（V）色溫玻璃由升色溫和降色溫兩類玻璃玻璃組成，其變換能力以密勒德(Mired)值來表示。升色溫玻璃呈藍(lán)色，牌號(hào)為SSB，具有負(fù)密勒德值。降色溫玻璃呈琥珀色，其密勒德為正值。色溫玻璃的序號(hào)是依據(jù)密勒德值來排列的。例如SSB130表示由3200K升至5400K,其變換能力為負(fù)130Mired值的升色溫玻璃。SJB130表示由5400K降至3200K，其變換能力為正130Mired的降色溫玻璃。石英玻璃的折射性和色散性石英玻璃的折射率NB=1.45845,阿貝數(shù)=67618， 特點(diǎn)是折射率低，色散率高；原料和制造方法對(duì)折射率和色散率影響不大，折射率和色散率表見下

22、表 波長(zhǎng)（微米）/ 折射率 0.20 1.547270.25 1.507450.30 1.485940.34 1.478670.40 1.469680.48 1.463180.55 1.460130.59 1.458450.65 1.456400.70 1.455170.80 1.4533710.90 1.4518081.0   1.4504731.30 1.4469801.60 1.4434922.00 1.4381742.40 1.4317302.80 1.4238913.10 1.416943.50 1.40601 色散率 波長(zhǎng)（微米）/（DN/D波長(zhǎng)）0.3 -2.

23、471*10-50.4 1.102*10-50.5 0.512*10-50.6 0.350*10-50.7 0.163*10-5石英玻璃的膨脹系數(shù)極小，相當(dāng)于普通玻璃的1/12-1/20，透明和不透明石英玻璃分別在1200，1100作急冷急熱實(shí)驗(yàn)；不同溫度下，石英玻璃的膨脹系數(shù)見圖。在0-1000度范圍內(nèi)，石英玻璃的膨脹系數(shù)是5.4*10-7/；摻鈦8%的石英玻璃膨脹系數(shù)在0-200幾乎為零。石英玻璃熱膨脹系數(shù)是：5.5x10-7cm/cm. ,是銅的1/34，是硼硅酸鹽的1/7，這一特性，使其用于光學(xué)鏡頭，高溫窗口以及要求對(duì)熱變化敏感達(dá)到最低的光學(xué)應(yīng)用。石英玻璃具有良好的抗熱沖擊性能，將1毫

24、米厚的石英玻璃片加熱的1200度，迅速投入冷水中數(shù)次，也不會(huì)產(chǎn)生損壞。石英玻璃的機(jī)械性能和其他玻璃相似，其強(qiáng)度取決于玻璃中的微裂紋。彈性模數(shù)，抗拉強(qiáng)度,抗折強(qiáng)度隨溫度增加而增加，1050-1200度達(dá)到最大值。推薦用戶使用的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度為1.1×109Pa, 抗拉強(qiáng)度4.8×107Pa.石英玻璃的純度石英玻璃的純度主要取決與原料，用四氯化硅等高純?cè)仙a(chǎn)的石英玻璃純度可以達(dá)到6個(gè)九（99.9999%）,主要用于光纖的生產(chǎn)；用提純的優(yōu)質(zhì)天然石英生產(chǎn)的石英玻璃純度可以達(dá)到4個(gè)九，用于半導(dǎo)體工業(yè)；用優(yōu)質(zhì)天然石英生產(chǎn)的普通石英玻璃純度在3個(gè)九左右，用于高強(qiáng)電光源的生產(chǎn)；純度在2個(gè)九的普通石英一般用于生產(chǎn)不透明石英玻璃