第2章 玻璃制备基本工艺
2.1 玻璃原料及配合料制备
2.1.1 玻璃成分设计
玻璃成分是指玻璃所含有元素和化合物的种类和比例,也可以称为化学组成。玻璃成分通常有三种表达方式:①根据不同物质的质量分数来表示,这是*常见的表达方式,可直接用于配方计算;②根据不同物质的摩尔分数来表示,由于摩尔分数与玻璃的许多性质通常呈线性关系,因此在研究化学组成与性质计算体系中常常采用摩尔比;③根据玻璃材料中不同元素的原子分数表示,多用于特种玻璃成分,如硫系玻璃成分等。
玻璃成分的选择是一项十分重要而又复杂的工作,它将直接影响到玻��制品的性质、功能、质量、成本、产量等。而且,玻璃成分与生产工艺关系密切,通常根据成分来选择工艺。但是,对于生产工艺已确定的玻璃,则需根据生产工艺选择相应的成分。玻璃成分设计不当会使熔制、成型困难,退火不良,甚至无法生产。实际生产中由于玻璃成分设计不当,导致熔化不好而形成结石、条纹、气泡等缺陷的现象时常出现。因此,正确设计玻璃的成分非常重要。
2.1.1.1 玻璃成分设计原则
玻璃成分的设计是根据玻璃制品的功能(用途)、性质和成本来进行的。近年来倡导的
绿色设计除了满足上述要求外,还要考虑到环境因素,将环境性能和生态保护作为成分设计的目的和出发点,将环境指标结合产品功能、质量和成本作为设计成分的主导思想。此外,”还必须树立节能降耗、节约资源、保护环境和保证社会可持续发展的设计理念。在具体的设计过程中,一般需要遵循如下几个原则。
(1)玻璃成分必须在玻璃形成区内,形成玻璃而不析晶
不同玻璃成分系统有不同的玻璃形成区,或称玻璃生成区,通常根据实验得到。比较详尽实用的玻璃形成图可参考马祖林(Mazurin)等编的《玻璃性质与玻璃形成手册》。
在设计玻璃成分时还要考虑到分相和析晶问题。为了使玻璃有较小的析晶倾向,或使玻璃熔制温度降低,应当使玻璃成分趋向于多组分。一般以相图和玻璃形成区域图作为玻璃成分设计的参考和依据。为便于查阅相关的相图资料,美国陶瓷学会(American Ceramic So—ciety,ACS)先后编辑出版了《Phase Equilibria Diagrams》、《Phase Equilibria Diagrams Annuals》,收录了大量的相图,近年来还出版了光盘(CD-ROM)。
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