摘 要

玻璃属介稳状态，熔体有不同程度的析晶倾向。玻璃的这类析晶倾向称之为玻璃的析晶性能。除微晶玻璃等特种玻璃外，在其他玻璃的生产中，析晶是不允许的。析晶可使透明的玻璃变得不透明，使玻璃的强度、热稳定性下降，使成形性能恶化。因此研究玻璃的析晶性能，有着重要的实际意义。本课题本课题旨在硼硅4.0玻璃的基础上，调整化学组成中的各种氧化物的含量，探讨各种氧化物对玻璃析晶的影响，指导实际生产。

关键词：硼硅酸盐玻璃 析晶性能

Abstract

Glass dielectric steady state, the melt has a tendency to different degree of crystallization.This kind of glass crystallization tendency is called crystallization properties of the glass.In addition to the special glass such as microcrystalline glass, in other glass production, crystallization is not allowed.Crystallization can make transparent vitreous opacity, decrease the glass strength and thermal stability, worsen formability.So study the crystallization behavior of glass, has important practical significance.This topic of this subject is to, on the basis of borosilicate glass 4.0, adjust the content of chemical composition of various oxides, discuss the influences of various oxide on glass crystallization, to guide the practical production.

Keywords: borosilicate glass crystallization

目录

摘要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1 硼硅酸盐玻璃的性能 1

1.2 硼硅酸盐玻璃的应用现状 1

1.2.1 器皿与炊具玻璃 2

1.2.2眼镜玻璃和视镜 2

1.2.3 药用玻璃 2

1.2.4 电光源与照明玻璃 3

1.3 硼硅酸盐玻璃的发展前景和趋势 3

1.3.1 建筑用防火玻璃 4

1.3.2 光电池 4

1.4课题研究内容及存在的问题 5

第二章 实验部分 6

2.1实验总体流程 6

2.2实验原料及熔制设备 7

2.3玻璃熔制 8

2.4性能检测 9

2.4.1 XRD测试 9

2.4.2 DSC测试 10

2.4.3电子探针形貌分析 10

第三章 实验结果与讨论 11

3.1 Al₂O₃对高硼硅玻璃析晶性能的影响 11

3.1.1玻璃外观形貌 11

3.1.2析晶变化趋势 12

3.1.3析晶情况分析 13

3.2 B₂O₃对高硼硅玻璃析晶性能的影响 14

3.2.1析晶变化趋势 14

3.2.2析晶情况分析 15

3.3 Na₂O对高硼硅玻璃析晶性能的影响 16

3.3.1析晶变化趋势 16

3.3.2析晶情况分析 17

3.4 CaO对高硼硅玻璃析晶性能的影响 18

3.4.1析晶变化趋势 18

3.4.2析晶情况分析 18

3.5 分相情况分析 19

第四章 结论 21

致谢 22

参考文献 23

第一章 绪论

1.1 硼硅酸盐玻璃的性能

硼硅酸盐玻璃的基本组成为Na₂O、B₂O₃和SiO_2，硼硅酸盐玻璃的基本组成及范围是：w（SiO₂）=70%~80%、w（B₂O₃）=6%~15%、w（Na₂O）=4%~10%、w（Al₂O₃）=0~5%、w（BaO）=0~2%、w（CaO）=0~2%。与普通玻璃相比较的话，硼硅酸盐玻璃具有许多优良的性能，它具有良好的化学稳定性和热稳定性、工艺性能和机械性能、优良的光学性能等。这些都是因为硼硅酸盐玻璃中的Na₂O提供游离氧，导致硼氧结构由原来的硼氧三角体[BO₃]转变成了硼氧四面体[BO₄]，硼在其中的结构由原本的层状结构转变为架状结构，这为其中的SiO₂与B₂O₃形成均匀一致的玻璃提供条件。因为玻璃中的B₂O₃会以硼氧三角体[BO₃]或硼氧四面体[BO₄]的形式进入玻璃结构，尤其是以[BO₄]的结构与[SiO₂]共同构成结构网络时，玻璃的紧密程度和网络完整性都会增加。

1.2 硼硅酸盐玻璃的应用现状

德国的肖特公司是世界上唯一一家采用浮法工艺生产单片硼硅酸盐玻璃的企业，它生产出的硼硅酸盐玻璃拥有浮法工艺生产出的玻璃的很好的光学性能和优良的抗热冲击性，同时又是安全性很高的钢化玻璃，机械强度和安全性都很高。硼硅酸盐单片防火玻璃的防火温度可以达到1000摄氏度，并能在这样的高温下保温两个小时而不发生炸裂，与此同时，玻璃边缘与中心之间的温度可以相差350K，这些都是其他防火玻璃不能达到的。正因为如此，所以硼硅酸盐防火玻璃在市场上的价值很高，所以肖特公司对其技术资料和生产过程都是严格保密的。

虽然硼硅酸盐玻璃具有很多的优良性能，但是它并不能进行大规模的普通池窑熔化，因为在熔化过程中会出现玻璃黏度大、熔化时间长、澄清时间长等一系列的问题，而且其中的硼更是容易发生挥发、分层和分相等现象。硼硅酸盐玻璃存在的这些问题都直接导致了硼硅酸盐玻璃的生产难以满足大规模浮法成形的工艺，这些都让硼硅酸盐玻璃优良的性能难以得到发挥。但是近些年随着对耐火材料性能的研究、玻璃池窑的研究以及玻璃生产技术的研究都使克服这些困难成为了可能的事，如果浮法生产硼硅酸盐玻璃的技术实现，那么它的优良性能将会得到更好的利用。

硼硅酸盐玻璃是通过改变玻璃中各种氧化物的组成来提高玻璃的透光性能，降低玻璃的膨胀系数以及改善玻璃的其他方面的性能，这些性能使得硼硅酸盐玻璃在生活中的各方面都得到了更加广泛的应用。

1.2.1 器皿与炊具玻璃

在生活中，我们总会用到各种各样的玻璃，餐厅里的炊具，房屋中的装饰这些越来越多的用到了玻璃材料，玻璃材料透明度高，富有光泽，所以很适合来做这些用处。因为餐具很多时候是要接触到高温的，所以餐具玻璃对玻璃的热稳定性有很高的要求，另外，食物中还含有一些化学成分，所以餐具玻璃对化学稳定性也有很高的要求。基于这些要求，其他的玻璃都很难满足这些特点，但是硼硅酸盐玻璃都很好的满足了这些要求，这也使得硼硅酸盐玻璃的产量在所有玻璃中位居第三。

1.2.2眼镜玻璃和视镜

因为硼硅酸盐玻璃的高强度、高透光性和抗冲击性好等特点，使得它可以被广泛的应用于汽车防护玻璃，变色眼镜等方面。在工业领域，由于硼硅酸盐玻璃拥有很好的耐腐蚀性和抗压性能，因此它还主要被用于管道、阀门和仪器仪表等方面。

1.2.3 药用玻璃

20世纪，以狂犬病疫苗为代表的病原体灭活制剂疫苗，以磺胺和阿司匹林为代表的各种化学试剂，以青霉素为代表的抗生素药物相继出现，这就需要能够长期保存各种药品并且不变质的容器出现，玻璃容器因为其优良的性能而成为一种选择，于是玻璃家族中也增加了一个新的玻璃品种——医药玻璃。