玻璃顯微結構

玻璃顯微結構第一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一6.1玻璃的基本知識物料在高溫條件下熔化成熔體．快速冷卻成型，再作適當熱處理所得到的熔融型無機材料，稱為玻璃材料（各種非晶態(tài)無定形的玻璃塊體、制品、纖維、特殊玻璃）和微晶玻璃材料。大多數(shù)玻璃都是由礦物原料和化工原料經(jīng)高溫熔融，然后急劇冷卻而形成的。在形成的過程中，如加入某些輔助原料，如助熔劑、著色劑等可以改善玻璃的某些性能。6.1.1玻璃的概念和組成第二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一建筑玻璃是以石英砂（SiO2）、純堿(Na2CO3)石灰石(CaCO3)、長石等為主要原料，經(jīng)1550~1600℃高溫熔融、成型、退火而制成的固體材料。其主要成分是SiO2(含量72%左右)、Na2O(含量15%左右)和CaO(含量9%左右)，另外還有少量的Al2O3、MgO等。這些氧化物在玻璃中起著非常重要的作用，見表6.1。

第三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一表6.1玻璃中主要氧化物的作用

氧化物名稱

所起作用增加降低二氧化硅（SiO2）熔融溫度、化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、機械強度密度、熱膨脹系數(shù)氧化鈉(Na2O)熱膨脹系數(shù)化學穩(wěn)定性、耐熱性、熔融溫度、析晶傾向、退火溫度、韌性氧化鈣（CaO）硬度、機械強度、化學穩(wěn)定性、析晶傾向、退火溫度耐熱性三氧化二鋁(Al2O3)熔融溫度、機械強度、化學穩(wěn)定性析晶傾向氧化鎂（MgO）耐熱性、化學穩(wěn)定性、機械強度、退火溫度析晶傾向、韌性第四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一浮法玻璃的生產(chǎn)過程是將熔融的玻璃液經(jīng)過流槽磚進入盛有熔融錫液的錫槽中，由于玻璃液的密度較錫液小，玻璃液便浮在錫液表面上，在其本身的重力及表面張力的作用下，能均勻地攤平在錫液表面上，同時玻璃的上表面受到高溫區(qū)的拋光作用，從而使玻璃的兩個表面均很平整。然后經(jīng)過定型、冷卻后，進入退火窯退火、冷卻，最后經(jīng)切割成為原片。浮法玻璃工藝示意如圖6.2所示。

6.1.2浮法玻璃的生產(chǎn)工藝第五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一圖6.2浮法玻璃工藝示意圖第六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一二、顯微結構分析任務玻璃中的的夾雜物稱為玻璃的缺陷：氣泡，條紋，節(jié)瘤和結石玻璃材料顯微結構分析的主要研究對象:各種缺陷

1．研究玻璃結石的顯微結構

2．研究非晶質缺陷的顯微結構

3.研究微晶玻璃及其微晶化過程中顯微結構的變化

第七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一玻璃結石是玻璃體內的結晶態(tài)物質，是玻璃中不允許存在的嚴重缺陷，但卻是玻璃制品中常見的。當玻璃體內出現(xiàn)玻璃結石時，大大降低玻璃的強度和熱穩(wěn)定性。巖相分析法是鑒定和研究構成結石的顯微結構特征，找出結石的物質來源和形成原因，進而提出減少甚至消除形成玻璃結石的有效工藝措施。非晶態(tài)缺陷用偏光顯微鏡可以研究氣泡的大小、分布、間接分析氣體的組成，測定玻璃態(tài)夾雜物的折射率、進行某些顯微化學試驗等，觀察玻璃的分相結構和應力分布等。第八頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)玻璃結石的分類及檢驗方法按照來源分為：粉料結石，耐火材料結石和析晶結石三類。一、粉料結石石英粉料結石p246(圖8—7)芒硝粉料結石(圖8—13)鋯英石粉料結石二、耐火材科結石由玻璃熔窯上耐火材料碎片落入玻璃中未被熔化，或因被熔蝕的耐火材料成份加入而從玻璃體內析出晶體構成的玻璃結石，均稱為耐火材料結石，簡稱耐材結石。三析晶結石從玻璃熔體內直接結晶生長的礦物構成的結石析晶結石都具有由自形晶或奇形晶的單個晶體或集合體與玻璃相一起構成所謂析晶結構。第九頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一按照化學組成分類

硅質結石：未熔石英、鱗石英、方石英p246有三種來源：粉料、耐火材料、局部析晶鋁硅質結石：p250來源于鋁硅質耐火材料的蝕變鈉鈣質和鈣鎂質結石p255主要來源于析晶研究結石的目的在于清除它，明確其形成原因，來源，進而提出行之有效的解決辦法第十頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一結石的檢驗方法肉眼鑒定偏光顯微鏡分析：結石分析鑒定最有效的方法。在單偏光顯微鏡下觀察結石的顏色、多色性、形貌、解理、突起等級、折射率范圍等。即可完成某些結石的鑒定。P244在正交偏光鏡下觀察結石礦物的干涉色、消光類型、消光角、延性、雙晶等、還可以測定個別礦物的軸性、光性測定。個別結石可結合油浸法準確測定其折射率達到鑒定的目的。第十一頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)微晶玻璃的顯微結構一概述微晶玻璃是一種以普通破璃組分為基礎，加入晶核形成劑和微晶化催化劑．熔融冷卻并在一定混度下好過熱處理后具有微晶體相均勻玻璃相的復合材料。它有許多特殊性能，如質地致密、無氣孔、不透水、不透氣、機械強度比一般的玻璃、陶瓷甚至金屬材料都高得多、抗沖擊強度為普通玻璃的2倍左右、抗壓強度可達普通壓延玻璃的8倍、具有突出的耐磨性能(可高于高碳鋼、花崗巖，接近于淬火工具鋼硬度)、化學穩(wěn)定性、電性能均優(yōu)于普通玻璃。耐溫度劇變?？梢宰霾途摺⒐艿?、臺面及電視顯像管、電子顯微鏡、原子反應堆等設備中的部件，并可做牙齒、股關節(jié)等代用品。在軍工、電子工業(yè)、光學工業(yè)、儀器儀表、化工建材及日常生活中都廣泛地應用著微晶玻璃。第十二頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一微晶玻璃的分類方法有多種，按微晶玻璃的基礎原料可分為技術微晶玻璃和礦渣微晶玻璃，前者以—般玻璃為基礎原料，后者以冶金礦渣、固體燃料灰渣、礦渣為原料。按微晶化的熱處理方法，分為光敏微晶玻璃和熱敏微晶玻璃。按微晶玻璃的透明度，分為透明微晶玻璃和不透明微晶玻璃。第十三頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一1．光敏微晶玻璃光敏微晶玻璃的化學組成基本上屬于Li2O—A12O3—SiO2系統(tǒng)，引入少量礦化劑和微量晶核劑溴化銀→高溫下熔制成母體玻璃→紫外光按特定圖案要求照射母體玻璃使之局部感光→熱處理后→經(jīng)紫外光照射感光部位發(fā)生核化和晶化→所設計圖案的微晶玻璃制品。P257第十四頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一2透明微晶玻璃透明微晶玻璃是60年代發(fā)展起來的—種新型材料。它除Li2O—A12O3一SiO2系統(tǒng)玻璃的常規(guī)成分外，加入一定量的Mg，提高微晶玻璃的透明度及膨脹系數(shù)，透明微晶被璃的主品相為β—鋰揮石(Li2O．4SiO2)，晶體小于0．1μm，比可見光的波長還小，所以雖有晶相而因晶體微小不影響玻璃的透明度。第十五頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一

3．Mg0一A1203一SiO2系統(tǒng)微晶玻璃以MgO—A12O3一SiO2系統(tǒng)的玻璃為基礎玻璃，加人晶核劑為TiO2，經(jīng)過熱處理后形成。主晶相礦物為堇青石。該系統(tǒng)微晶玻璃機械強度高，耐高溫性能良好，已成為空間技術中一種極有用途的新型結構材料，可以作導彈頭和高速飛機上雷達天線罩。第十六頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一4．熱敏微晶破璃改變晶核劑（TiO2）仍用Li2O—A1203—SiO2系統(tǒng)的母體玻璃，不經(jīng)紫外光照射直接進行熱處理亦可制成微晶玻璃，這種材料稱為熱敏微晶玻璃。P247第十七頁，共十八頁，編輯于2023年，星期一微晶玻璃的顯微結構分析，除了研究母體玻璃中各種缺陷、微晶玻璃顯微結構及其與性能間關系外，主