1、玻璃工艺学,材料类专业课程,1 材料的定义与分类,绪论,目前材料（materials）没有一个统一的定义。,广义的角度定义：能够用于加工有用物质的物质。,化学组成和显微结构特点分4类,金属材料（metal materials） 无机非金属材料（inorganic non-metallic materials ） 有机高分子材料（polymeric materials ） 复合材料（composite materials ）,性能特征分2类,结构材料（structre materials ） 功能材料（function materials ）,绪论,2 无机非金属材料的定义与分类,无机非金属材料
2、是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐和非氧化物等物质组成的材料，是除以金属材料和有机高分子材料以外的所有材料的统程。,无机非金属材料主要,陶瓷 胶凝材料 玻璃 耐火材料 天然太物材料,绪论,无机非金属材料,胶凝材料,天然材料,玻璃,陶瓷,气硬性胶 凝材料,水硬性胶 凝材料,普通 玻璃,特种 玻璃,特种 陶瓷,普通 陶瓷,以上两种或两种以上材料组成复合材料,无机非金属材料分类,胶凝材料,天然材料,胶凝材料,玻璃,天然材料,胶凝材料,陶瓷,玻璃,天然材料,胶凝材料,1、玻璃的起源 2、玻璃在人类文明史中的地位 3、玻璃分类 4、新玻璃 5、传统
3、玻璃的现状,绪论,玻璃的定义与分类,1、玻璃的起源,公元前8000年，陶瓷上釉的制品即玻璃制品；,石英砂加石灰石和碱加热，釉砂；若再加其它原料，则得到玻砂；,中国最早制作釉砂和玻砂是西周和春秋中期，当时是一些有色的镶嵌珠、壁、耳铛、剑首等装饰品；,战国时期，有钾硅酸盐和铅钡硅酸盐两大玻璃系统，西方铅钡玻璃在17世纪才出现；,绪论,最早称玻璃出现在战国时期，“琳”，“陆离”西汉称“琉璃”，宋代称“药玉”（假玉）、玉，明代称“硝子”，唐代称“玻璃”；,宋代将陶器上的釉称“琉璃”，即琉璃瓦。明清时，除用吹制、压制、浇注制造玻璃外，还将玻璃先制成料条的半成品，再加热制成玻璃制品，又称“料器”。,考古学
4、家认为，根据透明度将古玻璃分类，不透明者为料器，半透明者为琉璃，透明者为玻璃；有的学者提出，只要称玻璃结构的料器、琉璃、玻璃均称玻璃。,绪论,2、玻璃在人类文明史中的地位,古玻璃用途有五类：,玻璃珠、玻璃首饰、玻璃砝码、玻璃玩具； 玻璃器皿、玻璃花瓶、玻璃瓶和其他实用器皿； 玻璃窗;,glass,玻璃镜子； 透镜和棱镜；,绪论,玻璃使用时间段：,公元前3500100，叙利亚和埃及人制作玻璃的用途主要是第一、二类，后来几乎遍及欧亚大陆,公元前40年叙利亚生产吹管，罗马人吹制器皿和瓶罐。 改进,12世纪以后，意大利等欧洲国家大力发展玻璃生产，如施釉、嵌丝等装蚀。,15世纪制造了透明玻璃，有玻璃窗产
5、品诞生用于教堂。 创举,12和13世纪，意大利从等西方国家生产了背面涂金属的玻璃镜。,绪论,1315世纪，透镜、棱镜、窗玻璃开始出现。,16世纪以后，欧洲很多国家建立了玻璃工厂，同时仪器玻璃、显微镜、温度计、望远镜和玻璃的研磨、抛光、精密加工及表面处理技术产生。,19世纪以后，玻璃生产技术发展迅速，各种生产方法和玻璃品种出现。,如果玻璃缺习，我们丰饶的现代文明就不可能存在。,玻璃能量和效应变得越来越大，发生得越来越快，玻璃自身对于人类已经不止是一个附加的资源，它还推进了其它多种工艺技术的改革创新。,绪论,1945年，美国材料试验学会： “熔化后，冷却到固化状态而没有析晶的无机产物”。我国的技术
6、词典中把“玻璃态”定义为；从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。现代科学技术的发展已使玻璃的含义有了很大的扩展。因此，把具有下述四个通性的物质不论其化学性质如何，均称为玻璃。这四个通性是： （1）各相同性。 （2）介稳性。 （3）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。 （4）性质随成分变化的连续性和渐变性。,3、玻璃分类,广义玻璃,无机玻璃 有机玻璃 金属玻璃,狭义,无机玻璃,无机非金属材料学科,按形状,平板玻璃及其深加工制品 空心玻璃 块玻璃 玻璃管和玻璃棒 玻璃纤维 玻璃球和玻璃微珠 多孔玻璃 玻璃簿膜和涂层 纳米玻璃,绪论,组成,元素玻璃,氧化物玻璃,非氧化物玻璃,钠玻璃,（普
7、通玻璃）,钾玻璃（又名硬玻璃）,钙镁铝硅玻璃,铅玻璃,硼硅玻璃（又名耐热玻璃）,石英玻璃,应用,建筑玻璃,光学玻璃,平板玻璃,饰面玻璃,安全玻璃,功能玻璃,玻璃砖,日用玻璃,仪器玻璃,电真空玻璃,（1）平板玻璃及其深加工制品,平板玻璃：未加工的平板玻璃称原片，按厚度分,普通平板玻璃 简称平板玻璃 厚度48mm 薄玻璃 厚度1.83mm 超薄玻璃 厚度0.11.5mm 极超薄玻璃 厚度小于0.1mm 厚玻璃 厚度812mm 超厚玻璃 厚度1219mm 特超厚玻璃 厚度1930mm,绪论,磨光玻璃钢化玻璃和半钢化玻璃夹层玻璃中空玻璃真空玻璃防火玻璃镀膜玻璃光伏一体化玻璃幕墙（太阳能玻璃幕墙）,绪论
8、,（2）空心玻璃,玻璃瓶罐玻璃器皿电真空和电子玻璃仪器玻璃医用玻璃,（3）块玻璃,玻璃砖建筑构件玻璃光学玻璃眼镜玻璃,绪论,（4）玻璃管和玻璃棒,厚壁玻璃管薄壁玻璃管毛细管玻璃棒,（5）玻璃纤维,连续玻璃纤维定长玻璃纤维空心玻璃纤维玻璃棉,绪论,（6）玻璃球和玻璃微珠,实心和空心玻璃球实心和空心玻璃微珠玻璃珠宝,（7）多孔玻璃,多孔玻璃泡沫玻璃,（8）玻璃薄膜和涂层,鳞片玻璃功能薄膜和涂层装蚀薄膜和涂层,（9）纳米玻璃,绪论,综合分类,传统玻璃 新玻璃（特种玻璃）,信息用玻璃 生物玻璃 能源和新能源用玻璃 航天和航空用的玻璃 核技术用玻璃 海洋科学和工程用玻璃,新玻璃,绪论,4、新玻璃,（1）
9、新玻璃的内涵与功能 （2）新玻璃生产 （3）新玻璃产业的特点 （4）新玻璃的增长趋势 （5）新玻璃的发展方向,绪论,（1）新玻璃的内涵与功能,指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的玻璃。,功能,光学功能 电、电子功能 磁功能 热功能 机械功能 化学功能 生物、生化功能,绪论,（2）新玻璃生产,通过改变传统玻璃成分、制备和加工方法，从而得到新型功能玻璃。,控制玻璃内部结构到纳米尺度纳米玻璃,改变传统玻璃成分方法,在氧化物中加入特殊成分 改变氧化物玻璃中阳离子 导入氧以外的阴离子,改变传统玻璃制备方法,激光玻璃化 辐射损伤 爆炸冲击法,改变传统玻璃加工方法,离子注入法 飞秒激光改法
10、 高能电子束作用,有机和无机材料的杂化,绪论,（3）新玻璃产业的特点,品种少，批量小； 产品结构更新周期短； 要求领域广； 有后连续开发和后继加工的必然性； 不同行业互相联合、中小企业参与和加盟；,（4）新玻璃的增长趋势,绪论,（5）新玻璃的发展方向,纳米化,复合化（composite）杂化(hybrid) 将玻璃材料与金属材料、高分子材料进行复合或杂化。,集成化 将多种功能新玻璃集成一起得到具有新功能的玻璃。,智能化 指对环境条件可感知且可感响应，并有自适应能力的材料系统和结构。,绪论,5、传统玻璃的现状,平板玻璃（建筑玻璃和汽车用玻璃） 容器玻璃（日用玻璃、瓶罐、器皿、仪器玻璃）,玻璃工业
11、30年的主要发展变化；存在问题；发展趋势；,（1）玻璃工业30年的主要发展变化,平板玻璃产量大幅增长： 工艺方法改进，技术结构调整，品种质量不断优化：,绪论, 单线规模不断扩大 出口大幅增加 玻璃深加工发展迅速 平板玻璃产能分布和企业布局发生较大变化 行业的经济构成和资本结构发生了很大变化， 生产集中度不断提高,（2) 玻璃工业存在的差距,资源、能源消耗高，综合利用水平低 产品结构不合理，优质浮法和深加工率偏低，节能玻璃使用率低 企业数量多、规模小，产业集中度低 产能增长不平衡，周期性波动大 市场不规范，无序竞争现象有时发生,绪论,（3）发展趋势,按材料设计的方法，优化玻璃成分、性质和制备工艺,采用绿色技术进行绿色生产, 保持产品功能，降低对人类不良影响 不用或少用有害原料 采用轻量化工艺，节能降耗 最大限度利用碎玻璃和其他废异材料 设计节能玻璃成分、减轻能源负荷 采用清洁能源和可再生能源 采用非传统熔化模块熔化新工艺与设备 污染的防止优于污染的形成后处理,扩大产品功能以提高产值和附加值,玻璃企业管理总体网络设计,绪论,
