玻璃工艺学-绪论.ppt

玻璃工艺学 材料类专业课程1材料的定义与分类材料的定义与分类绪论目前材料（目前材料（materials）没有一个统一的定义。）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。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化学组成和显微结构特点分4类类金属材料金属材料（metal materials）无机非金属材料无机非金属材料（inorganic non-metallic materials）有机高分子材料有机高分子材料（polymeric materials）复合材料复合材料（composite materials）性能特征分性能特征分2类类结构材料结构材料（structre materials）功能材料功能材料（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的定义与分类无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、无机非金属材料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。有材料的统程。无机非金属材料主要无机非金属材料主要陶瓷陶瓷胶凝材料胶凝材料玻璃玻璃耐火材料耐火材料天然太物材料天然太物材料绪论无机非金属材料无机非金属材料胶凝材料胶凝材料天然材料天然材料玻璃玻璃陶瓷陶瓷气硬性胶气硬性胶凝材料凝材料水硬性胶水硬性胶凝材料凝材料普通普通玻璃玻璃特种特种玻璃玻璃特种特种陶瓷陶瓷普通普通陶瓷陶瓷以上两种或两种以上材料组成复合材料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胶凝材料天然材料天然材料胶凝材料胶凝材料玻璃玻璃天然材料天然材料胶凝材料胶凝材料陶瓷陶瓷玻璃玻璃天然材料天然材料胶凝材料胶凝材料饮料饮料瓶瓶酒酒 瓶瓶烟灰缸烟灰缸压花玻璃压花玻璃玻璃纤维玻璃纤维1、玻璃的起源、玻璃的起源2、玻璃在人类文明史中的地位、玻璃在人类文明史中的地位3、玻璃分类、玻璃分类4、新玻璃、新玻璃5、传统玻璃的现状、传统玻璃的现状绪论玻璃的定义与分类玻璃的定义与分类1 1、玻璃的起源、玻璃的起源公元前公元前8000年，陶瓷上釉的制品即玻璃制品；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；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；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，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、剑首等当时是一些有色的镶嵌珠、壁、耳铛、剑首等装饰品；装饰品；战国时期，有钾硅酸盐和铅钡硅酸盐两大玻璃战国时期，有钾硅酸盐和铅钡硅酸盐两大玻璃系统，西方铅钡玻璃在系统，西方铅钡玻璃在17世纪才出现；世纪才出现；绪论最早称玻璃出现在战国时期，最早称玻璃出现在战国时期，“琳琳”，“陆离陆离”西汉称西汉称“琉璃琉璃”，宋代称，宋代称“药玉药玉”（假玉）、（假玉）、玉，明代称玉，明代称“硝子硝子”，唐代称，唐代称“玻璃玻璃”；宋代将陶器上的釉称宋代将陶器上的釉称“琉璃琉璃”，即琉璃瓦。明，即琉璃瓦。明清时，除用吹制、压制、浇注制造玻璃外，还清时，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，再加热制成玻璃将玻璃先制成料条的半成品，再加热制成玻璃制品，又称制品，又称“料器料器”。考古学家认为，考古学家认为，根据透明度将古玻璃分类，不根据透明度将古玻璃分类，不透明者为透明者为料器料器，半透明者为，半透明者为琉璃琉璃，透明者为，透明者为玻玻璃璃；有的学者提出，只要称玻璃结构的料器、；有的学者提出，只要称玻璃结构的料器、琉璃、玻璃均称琉璃、玻璃均称玻璃玻璃。绪论2 2、玻璃在人类文明史中的地位、玻璃在人类文明史中的地位古玻璃用途有五类：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；玻璃器皿、玻璃花瓶、玻璃瓶和其他实用器皿；玻璃窗玻璃窗;glass玻璃镜子；玻璃镜子；透镜和棱镜；透镜和棱镜；绪论玻璃使用时间段：玻璃使用时间段：公元前公元前3500100，叙利亚和埃及人制作玻璃的，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用途主要是第一、二类，后来几乎遍及欧亚大陆公元前公元前40年叙利亚生产吹管，罗马人吹制器皿年叙利亚生产吹管，罗马人吹制器皿和瓶罐。和瓶罐。改进改进12世纪以后，意大利等欧洲国家大力发展玻璃生世纪以后，意大利等欧洲国家大力发展玻璃生产，如施釉、嵌丝等装蚀。产，如施釉、嵌丝等装蚀。15世纪制造了透明玻璃，有玻璃窗产品诞生用于世纪制造了透明玻璃，有玻璃窗产品诞生用于教堂。教堂。创举创举12和和13世纪，意大利从等西方国家生产了背面涂世纪，意大利从等西方国家生产了背面涂金属的玻璃镜。金属的玻璃镜。绪论1315世纪，透镜、棱镜、窗玻璃开始出现。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。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。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如果玻璃缺习，我们丰饶的现代文明就不可能存在。存在。玻璃能量和效应变得越来越大，发生得越来越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资源，它还推进了其它多种工艺技术的改革创新。新。绪论1945年，年，美国材料试验学会美国材料试验学会：“熔化后，冷却到固化状熔化后，冷却到固化状态而没有析晶的无机产物态而没有析晶的无机产物”。我国的技术词典中把我国的技术词典中把“玻璃态玻璃态”定义为；从熔体冷却，在定义为；从熔体冷却，在室温下还保持熔体结构的固体物质状态。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。这称为玻璃。这四个通性四个通性是是：（1）各相同性。）各相同性。（2）介稳性。）介稳性。（3）固态和熔融态间转化的渐变性和可逆性。）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。）性质随成分变化的连续性和渐变性。3 3、玻璃分类、玻璃分类广义玻璃广义玻璃无机玻璃无机玻璃有机玻璃有机玻璃金属玻璃金属玻璃狭义狭义无机玻璃无机玻璃无机非金属材料学科无机非金属材料学科按形状按形状平板玻璃及其深加工制品平板玻璃及其深加工制品空心玻璃空心玻璃块玻璃块玻璃玻璃管和玻璃棒玻璃管和玻璃棒玻璃纤维玻璃纤维玻璃球和玻璃微珠玻璃球和玻璃微珠多孔玻璃多孔玻璃玻璃簿膜和涂层玻璃簿膜和涂层纳米玻璃纳米玻璃绪论组成组成元素玻璃元素玻璃氧化物玻璃氧化物玻璃非氧化物玻璃非氧化物玻璃钠玻璃钠玻璃（普通玻璃）（普通玻璃）钾玻璃（又名硬玻璃）钾玻璃（又名硬玻璃）钙镁铝硅玻璃钙镁铝硅玻璃铅玻璃铅玻璃硼硅玻璃（又名耐热玻璃）硼硅玻璃（又名耐热玻璃）石英玻璃石英玻璃应用应用建筑玻璃建筑玻璃光学玻璃光学玻璃平板平板玻璃玻璃饰面饰面玻璃玻璃安全安全玻璃玻璃功能功能玻璃玻璃玻璃玻璃砖砖日用玻璃日用玻璃仪器玻璃仪器玻璃电真空玻璃电真空玻璃（1 1）平板玻璃及其深加工制品）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普通平板玻璃简称平板玻璃厚度48mm薄玻璃薄玻璃 厚度厚度1.83mm超薄玻璃厚度超薄玻璃厚度0.11.5mm极超薄玻璃厚度小于极超薄玻璃厚度小于0.1mm厚玻璃厚度厚玻璃厚度812mm超厚玻璃厚度超厚玻璃厚度1219mm特超厚玻璃厚度特超厚玻璃厚度1930mm绪论磨光玻璃磨光玻璃钢化玻璃和半钢化玻璃钢化玻璃和半钢化玻璃夹层玻璃夹层玻璃中空玻璃中空玻璃真空玻璃真空玻璃防火玻璃防火玻璃镀膜玻璃镀膜玻璃光伏一体化玻璃幕墙（太阳能玻璃幕墙）光伏一体化玻璃幕墙（太阳能玻璃幕墙）绪论（2 2）空心玻璃）空心玻璃玻璃瓶罐玻璃瓶罐玻璃器皿玻璃器皿电真空和电子玻璃电真空和电子玻璃仪器玻璃仪器玻璃医用玻璃医用玻璃（3 3）块玻璃）块玻璃玻璃砖玻璃砖建筑构件玻璃建筑构件玻璃光学玻璃光学玻璃眼镜玻璃眼镜玻璃绪论（4 4）玻璃管和玻璃棒）玻璃管和玻璃棒厚壁玻璃管厚壁玻璃管薄壁玻璃管薄壁玻璃管毛细管毛细管玻璃棒玻璃棒（5 5）玻璃纤维）玻璃纤维连续玻璃纤维连续玻璃纤维定长玻璃纤维定长玻璃纤维空心玻璃纤维空心玻璃纤维玻璃棉玻璃棉绪论（6 6）玻璃球和玻璃微珠）玻璃球和玻璃微珠实心和空心玻璃球实心和空心玻璃球实心和空心玻璃微珠实心和空心玻璃微珠玻璃珠宝玻璃珠宝（7 7）多孔玻璃）多孔玻璃多孔玻璃多孔玻璃泡沫玻璃泡沫玻璃（8 8）玻璃薄膜和涂层）玻璃薄膜和涂层鳞片玻璃鳞片玻璃功能薄膜和涂层功能薄膜和涂层装蚀薄膜和涂层装蚀薄膜和涂层（9 9）纳米玻璃）纳米玻璃绪论综合分类综合分类传统玻璃传统玻璃新玻璃（特种玻璃）新玻璃（特种玻璃）信息用玻璃信息用玻璃生物玻璃生物玻璃能源和新能源用玻璃能源和新能源用玻璃航天和航空用的玻璃航天和航空用的玻璃核技术用玻璃核技术用玻璃海洋科学和工程用玻璃海洋科学和工程用玻璃新玻璃新玻璃绪论4 4、新玻璃、新玻璃（1 1）新玻璃的内涵与功能）新玻璃的内涵与功能（2 2）新玻璃生产）新玻璃生产（3 3）新玻璃产业的特点）新玻璃产业的特点（4 4）新玻璃的增长趋势）新玻璃的增长趋势（5 5）新玻璃的发展方向）新玻璃的发展方向绪论（1 1）新玻璃的内涵与功能）新玻璃的内涵与功能指通过光、电、磁、热、化学、生化等指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的玻璃。作用后具有特定功能的玻璃。功能功能光学功能光学功能电、电子功能电、电子功能磁功能磁功能热功能热功能机械功能机械功能化学功能化学功能生物、生化功能生物、生化功能绪论（2 2）新玻璃生产）新玻璃生产通过改变传统玻璃成分、制备和加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。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改变传统玻璃成分方法在氧化物中加入特殊成分在氧化物中加入特殊成分改变氧化物玻璃中阳离子改变氧化物玻璃中阳离子导入氧以外的阴离子导入氧以外的阴离子改变传统玻璃制备方法改变传统玻璃制备方法激光玻璃化激光玻璃化辐射损伤辐射损伤爆炸冲击法爆炸冲击法改变传统玻璃加工方法改变传统玻璃加工方法离子注入法离子注入法飞秒激光改法飞秒激光改法高能电子束作用高能电子束作用有机和无机材料的杂化有机和无机材料的杂化绪论（3 3）新玻璃产业的特点）新玻璃产业的特点品种少，批量小；品种少，批量小；产品结构更新周期短；产品结构更新周期短；要求领域广；要求领域广；有后连续开发和后继加工的必然性；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；不同行业互相联合、中小企业参与和加盟；（4 4）新玻璃的增长趋势）新玻璃的增长趋势绪论（5 5）新玻璃的发展方向）新玻璃的发展方向纳米化纳米化复合化（复合化（composite）杂化）杂化(hybrid)将玻璃将玻璃材料与金属材料、高分子材料进行复合或杂化。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。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，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。并有自适应能力的材料系统和结构。绪论5 5、传统玻璃的现状、传统玻璃的现状平板玻璃平板玻璃（建筑玻璃和汽车用玻璃）（建筑玻璃和汽车用玻璃）容器玻璃容器玻璃（日用玻璃、瓶罐、器皿、仪器玻璃）（日用玻璃、瓶罐、器皿、仪器玻璃）玻璃工业玻璃工业3030年的主要发展变化；年的主要发展变化；存在问题；存在问题；发展趋势；发展趋势；（1 1）玻璃工业）玻璃工业3030年的主要发展变化年的主要发展变化平板玻璃产量大幅增长：平板玻璃产量大幅增长：工艺方法改进，技术结构调整，品种质量工艺方法改进，技术结构调整，品种质量不断优化：不断优化：绪论 单线规模不断扩大单线规模不断扩大 出口大幅增加出口大幅增加 玻璃深加工发展迅速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，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生产集中度不断提高（2)2)玻璃工业存在的差距玻璃工业存在的差距 资源、能源消耗高，综合利用水平低资源、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，节能玻璃使用率低能玻璃使用率低 企业数量多、规模小，产业集中度低企业数量多、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市场不规范，无序竞争现象有时发生绪论（3 3）发展趋势）发展趋势按材料设计的方法，优化玻璃成分、性质和按材料设计的方法，优化玻璃成分、性质和制备工艺制备工艺采用绿色技术进行绿色生产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保持产品功能，降低对人类不良影响 不用或少用有害原料不用或少用有害原料 采用轻量化工艺，节能降耗采用轻量化工艺，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玻璃企业管理总体网络设计绪论