功能玻璃材料课件.pptx

1、1由于原子能、电子工业、计算机、医疗、激光等由于原子能、电子工业、计算机、医疗、激光等近代科学近代科学技术的发展技术的发展及及国防工业国防工业的需要，的需要，和其他和其他无机非金属材无机非金属材料料一样，发展非常迅速。一样，发展非常迅速。2 具有一般材料难于具备的具有一般材料难于具备的，具有优良的，具有优良的和和。随着现代技术的发展，不断向多功能方向发展。玻璃的随着现代技术的发展，不断向多功能方向发展。玻璃的能具有控制光线、调节温度、防止燥音和提高建筑艺术装能具有控制光线、调节温度、防止燥音和提高建筑艺术装饰等功能。饰等功能。3是指是指的平板状玻璃制品，也称白片玻璃的平板状玻璃制品，也称白片玻

2、璃或净片玻璃。或净片玻璃。平板玻璃是平板玻璃是中生产量最大、使用最多的一种，中生产量最大、使用最多的一种，主要用于门窗，起采光、围护、保温、隔声等作用，也是主要用于门窗，起采光、围护、保温、隔声等作用，也是进一步加工成其他技术玻璃的原片。进一步加工成其他技术玻璃的原片。4钢化玻璃又称钢化玻璃又称。它是用物理的或化学的方。它是用物理的或化学的方法，在玻璃表面上形成一个法，在玻璃表面上形成一个层，玻璃本身具有层，玻璃本身具有，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，不会造成破坏。当玻璃受到外力作用时，不不 易破碎。易破碎。5也称也称或或。它是在玻璃熔融状态下，将经。它是在玻璃熔融状态下，将经预热处理的

3、预热处理的或或压入玻璃中间，经退火、切割而成。压入玻璃中间，经退火、切割而成。夹丝玻璃表面可以夹丝玻璃表面可以或或，颜色可以制成无色透明或，颜色可以制成无色透明或彩色。彩色。6由于由于的的，不仅提高了玻璃的，不仅提高了玻璃的，而且受到冲击，而且受到冲击或温度骤变而破坏时，碎片不会飞散，避免了对人的伤害。或温度骤变而破坏时，碎片不会飞散，避免了对人的伤害。在出现火情时，火焰蔓延，夹丝玻璃受热炸裂，由于金属丝网的在出现火情时，火焰蔓延，夹丝玻璃受热炸裂，由于金属丝网的作用，玻璃仍能保持固定，隔绝火焰，故又称为作用，玻璃仍能保持固定，隔绝火焰，故又称为。7是在两片或多片玻璃原片之间，用是在两片或多片

4、玻璃原片之间，用PVB（聚酯缩丁醛）（聚酯缩丁醛），经过，经过、而成的平面或曲面的而成的平面或曲面的。用于用于可是普通平板玻璃、钢化玻璃、彩色玻可是普通平板玻璃、钢化玻璃、彩色玻璃、吸热玻璃或热反射玻璃等。璃、吸热玻璃或热反射玻璃等。8，用多层普通玻璃或钢化玻璃复合起，用多层普通玻璃或钢化玻璃复合起来，可制成来，可制成。由于。由于PVB胶片的粘合作用，玻璃即使破碎时，胶片的粘合作用，玻璃即使破碎时，不会伤人。不会伤人。通过采用不同的通过采用不同的，夹层玻璃还可具有耐久、耐热、耐，夹层玻璃还可具有耐久、耐热、耐湿等性能。湿等性能。有较高的有较高的，一般用作小汽车前的挡风玻璃、彩色夹层玻，一般用作

5、小汽车前的挡风玻璃、彩色夹层玻璃，高层建筑门窗、天窗和商店、银行、珠宝的橱窗、隔断等。璃，高层建筑门窗、天窗和商店、银行、珠宝的橱窗、隔断等。9结构形式：玻璃结构形式：玻璃气体层气体层玻璃玻璃优点：隔热、隔音、防结露、防结霜等，一般导热性能优点：隔热、隔音、防结露、防结霜等，一般导热性能极低，露点低于极低，露点低于-40-40。10功能：真空密闭、功能：真空密闭、透光、透光、封接匹配、封接匹配、防辐射防辐射光源常用的品种：白炽灯光源常用的品种：白炽灯 日光灯日光灯 高压钠灯高压钠灯 显示器玻壳：电脑显示器，电视显相管。显示器玻壳：电脑显示器，电视显相管。11也称也称玻璃。是将玻璃。是将紧贴在任

6、意一种玻紧贴在任意一种玻璃基材之上，使之结合成一体的新型玻璃。璃基材之上，使之结合成一体的新型玻璃。具有具有能力，能力，及及等功能。等功能。不同的不同的与不同的与不同的，可组合成不同色泽、不，可组合成不同色泽、不同性能、不同规格的钛化玻璃。同性能、不同规格的钛化玻璃。12 是集是集和和于一体的玻璃。于一体的玻璃。通常有美丽的外观色彩，且还有特殊的对通常有美丽的外观色彩，且还有特殊的对和和的吸收、透射和反射能力，已广泛应用于各种高级建筑物上。的吸收、透射和反射能力，已广泛应用于各种高级建筑物上。13在在，玻璃并不陌生，早在中世纪的，玻璃并不陌生，早在中世纪的中就中就存在着它们彩色家族的踪影，到今

7、天的存在着它们彩色家族的踪影，到今天的，1415161718192021222324252627282930313233343536373839404142实际上，实际上，是经是经、过程的过程的。它。它具有具有、等显著特性。等显著特性。除此之外，玻璃在除此之外，玻璃在方面性能也特别优异，如照相、方面性能也特别优异，如照相、显微、望远及在现代通讯技术中起重要传输作用的光纤电缆等。显微、望远及在现代通讯技术中起重要传输作用的光纤电缆等。43是指与是指与的、有某一方面的、有某一方面的、有的、有的、或者制造的、或者制造的一些的一些新品种新品种“玻玻璃璃”。44近年来发展迅速，它除了具有近年来发展迅速，

8、它除了具有普通玻璃普通玻璃的的以外，还具有许多以外，还具有许多，如，如磁光玻璃磁光玻璃的的功能、功能、声光玻璃声光玻璃的的、导电玻璃导电玻璃的的、记忆玻璃记忆玻璃的的等。等。45新型新型的开发主要依赖于如的开发主要依赖于如CVD、PVD、等离子溅射等离子溅射、溶胶凝胶溶胶凝胶、材料复合材料复合等各种高新技术、新工等各种高新技术、新工艺艺在玻璃制造中在玻璃制造中的巧妙运用。的巧妙运用。46随着随着的不断提高和发展，新技术、新工艺的出现，的不断提高和发展，新技术、新工艺的出现，玻璃材料的开发日新月异，具有各种玻璃材料的开发日新月异，具有各种不断的涌现出不断的涌现出来。来。就是采用就是采用、或或在特

9、殊的条件下在特殊的条件下形成的具有某种形成的具有某种的玻璃或无机非晶态材料。的玻璃或无机非晶态材料。47与与相比具有许多明显的特征，主要相比具有许多明显的特征，主要表现在以下四个方面：表现在以下四个方面：(1)方面；方面；(2)方面；方面；(3)在在方面；方面；(4)在在方面。方面。48是在大气中进行是在大气中进行而制得的，而而制得的，而是是采用采用、以及以及等等方法而制得的；方法而制得的；49主要产品是主要产品是、等，而等，而则是则是、等；等；50采用采用、等方法，而等方法，而则采用则采用、技术等；技术等；51主要用于主要用于、等，而等，而主要用于主要用于、以及以及等领域。等领域。52按照按

10、照可划分为：可划分为：、以及以及等。等。53微晶玻璃是指通过微晶玻璃是指通过来控制来控制晶体的生长发育晶体的生长发育而而获得的一种获得的一种。它既有。它既有的基本性能，也有陶瓷的基本性能，也有陶瓷的特征。的特征。54将加有将加有的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处的特定组成的基础玻璃，在一定温度下热处理后，就会变成具有理后，就会变成具有均匀分布的复合材料。均匀分布的复合材料。55的微晶玻璃材料，如的微晶玻璃材料，如、以以及不同及不同的材料，可以通过下面两种方法而制得：的材料，可以通过下面两种方法而制得：、控制、控制、控制、控制56传统的传统的为为Li2O-Al2O3-SiO2和和MgO-Al

11、2O3-SiO2系统，系统，前者在玻璃中形成前者在玻璃中形成、，这些晶体具有，这些晶体具有。通过热处理，控制原始玻璃中的通过热处理，控制原始玻璃中的及及，可制成，可制成一系列一系列的微晶玻璃。的微晶玻璃。57若将若将控制在一定范围内，则可制成控制在一定范围内，则可制成材材料。料。组成成分在组成成分在Li2O-SiO2和和Li2O-2SiO2区的微晶，利用区的微晶，利用对氢氟酸对氢氟酸的差别，通过的差别，通过可以制成可以制成薄板电子元件薄板电子元件。58的发现是的发现是玻璃材料发展史上玻璃材料发展史上的一个新的里程碑，它大的一个新的里程碑，它大大地丰富了大地丰富了玻璃结构的研究玻璃结构的研究内容

12、，同时也开发了数以千计的内容，同时也开发了数以千计的微晶玻微晶玻璃新材料璃新材料。作为作为和和，在国防、运输、，在国防、运输、建筑、生产、科研及生活等领域内得到了广泛应用。建筑、生产、科研及生活等领域内得到了广泛应用。59从从看，有看，有微晶玻璃和微晶玻璃和微晶玻璃；按微晶玻璃；按分为分为微晶玻璃和微晶玻璃和微晶玻璃；微晶玻璃；按照按照分为分为耐高温耐高温、耐热冲击耐热冲击、高强度高强度、耐磨耐磨、易机械加工易机械加工、易易化学蚀刻化学蚀刻、耐腐蚀耐腐蚀、低膨胀低膨胀、零膨胀零膨胀、低介电损失低介电损失、强介电性强介电性、强磁性强磁性和和生物相容生物相容等种类。等种类。60微晶玻璃按照微晶玻璃

13、按照分为，分为，微晶玻璃、微晶玻璃、微晶玻璃、微晶玻璃、微晶玻璃和微晶玻璃和微晶玻璃等。微晶玻璃等。微晶玻璃按微晶玻璃按一般可分为一般可分为系统、系统、系统、系统、系统、系统、系统及系统及系统等五大类；系统等五大类；61按按，则分为则分为微晶玻璃和微晶玻璃和微晶玻微晶玻璃两类；璃两类；此外，还可按此外，还可按等方法分类。等方法分类。62 1性质性质 2性质性质 3性性 4性质性质 5性质性质63(1)机械强度机械强度(2)硬度及耐磨性硬度及耐磨性(3)弹性模量弹性模量64 的机械强度比的机械强度比、材料以及某些材料以及某些高得多。高得多。为为0.59 1.02 GPa，为为88.2 220.5

14、 MPa，为为49 137.2 MPa；65的或的或的微晶玻璃，的微晶玻璃，高达高达411.6 548.8 MPa。微晶玻璃的微晶玻璃的为为2.94 9.811 MPa，是普通玻璃的是普通玻璃的 l 2 倍，但仍属于倍，但仍属于。66属于属于，有以下三种：，有以下三种：Li2OMgO-Al2O3-SiO2Li2O-ZnO-Al2O3-SiO2(BaO、PbO)-Al2O3-SiO2-TiO2系统。系统。67当当(9.0 10-6 10.0 10 6 K-1，25 300)的微晶的微晶玻璃的表面玻璃的表面比其膨胀系数小比其膨胀系数小(1.0 10 6 3.9 10 6 K-1)的的后，可获得很高

15、的强度。后，可获得很高的强度。68 微晶玻璃微晶玻璃，具有突出的，具有突出的性能。其硬度高于性能。其硬度高于高碳高碳钢钢、花岗岩花岗岩，接近，接近淬火工具钢淬火工具钢的硬度。维氏硬度的硬度。维氏硬度5.9 9.3 GPa。69属于属于有以下三种系统：有以下三种系统：CaO-Al2O3-SiO2；MgO-BaO-Al2O3；CaO-TiO2-CeO2。70 在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。在弹性范围内大多数材料服从虎克定律，即变形与受力成正比。纵向应力纵向应力与与纵向应变纵向应变的的比例常数比例常数就是材料的就是材料的E E，也叫杨氏模量。，也叫杨氏模量。它是用来表征它是

16、用来表征的参数。的参数。E E以单位面积上承受的力表示，以单位面积上承受的力表示，单位为牛单位为牛/米米2 2 71 横向应变横向应变与与纵向应变纵向应变之比值称为之比值称为，也叫横向变性系数，它是反，也叫横向变性系数，它是反映材料横向变形的弹性常数。映材料横向变形的弹性常数。微晶玻璃的微晶玻璃的弹性模量弹性模量一般为一般为88 98 GPa，泊松比泊松比为为0.2150.29。此外，微晶玻璃比铝轻，密度值为此外，微晶玻璃比铝轻，密度值为2.4 2.6 g cm-3。72(1)热膨胀系数；热膨胀系数；(2)热稳定性；热稳定性；(3)软化温度。软化温度。73 采用采用及及，可以制得，可以制得(膨

17、胀系数膨胀系数值为值为-1.2 10-6 20.0 10-6 K-1)的微晶玻璃。的微晶玻璃。74如以如以的的Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃，膨胀系数系统玻璃，膨胀系数值为值为-4 l0-7 4 l0-7 K-1，最高最高为为800 850。由于这种微晶玻璃是透明的，所以可代替由于这种微晶玻璃是透明的，所以可代替。75以以的的Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃，膨胀系数值为系统玻璃，膨胀系数值为7 10-7 11 10-7 K-1(25 300)，最高安全最高安全为为1170，烧至红热态投入水中也不破裂，用于制烧至红热态投入水中也不破裂，用于制等。等。76 由于微晶玻璃由于微晶玻璃

18、，所以具有，所以具有。有的可以经受。有的可以经受100 150的温度剧变而不破坏，的温度剧变而不破坏，有的还能在有的还能在达达400的条件下使用。的条件下使用。77由于由于中含有中含有，所以在晶体熔化点以下时，其，所以在晶体熔化点以下时，其几乎与几乎与没有关系。没有关系。当当后，其后，其，故在微晶玻璃所含晶体的熔，故在微晶玻璃所含晶体的熔化温度以下时，它有比化温度以下时，它有比高得多的使用温度，其负荷软化温高得多的使用温度，其负荷软化温度为度为560 1340。78微晶玻璃在微晶玻璃在25400时的时的为为7.7410 2 9.2110 2 J(kg K)。微晶玻璃的微晶玻璃的，是，是。在。在

19、25时，时，各种微晶玻璃的各种微晶玻璃的为为0.796 4.19 w.m-1.K-179微晶玻璃的微晶玻璃的性高于性高于一般玻璃一般玻璃，大致同，大致同相当。对相当。对王水王水有非常高的稳定性，仅有轻微有非常高的稳定性，仅有轻微的侵蚀。的侵蚀。80例如例如:以以的微晶玻璃，在的微晶玻璃，在90时与时与15 HCl 作用，经作用，经24 h，其侵蚀量为其侵蚀量为0.04 0.05，以以的微晶玻璃，其侵蚀量则为的微晶玻璃，其侵蚀量则为0.02 0.03。81具有具有性质，可像一般照片的胶片一样进性质，可像一般照片的胶片一样进行行曝光和显影曝光和显影。以以Au、Ag和和Cu等金属为等金属为的玻璃，可

20、用镂空图案的铅皮、的玻璃，可用镂空图案的铅皮、铁片、照相底片等铁片、照相底片等，然后，然后进行曝光。进行曝光。82曝光后的玻璃，加热到曝光后的玻璃，加热到进行热处理。最终，进行热处理。最终，紫外紫外线照射的部分线照射的部分，被，被或着或着，而，而没有被照射部分没有被照射部分仍然仍然或或，因此，所需的图案就，因此，所需的图案就在玻璃中在玻璃中显示出来。其中，显示出来。其中，热处理过程热处理过程也称为也称为。83(1)介电常数介电常数(2)介电损失系数介电损失系数84 的介电常数为的介电常数为420，最高的是，最高的是40(25,1000 Hz)。以以BaTiO3、NaNbO3、PbTiO3为主晶

21、相的为主晶相的(BaO(PbO)-TiO2-Al2O3-SiO2，Na2O-Nb2O5-SiO2系统，其介电常数系统，其介电常数高于高于100。85一般微晶玻璃在一般微晶玻璃在、的条件下，也有很高的的条件下，也有很高的(5 10)。对微晶玻璃影响很小，在对微晶玻璃影响很小，在25 800间，其介电常数间，其介电常数仅相差仅相差0.3。86在高频、高温条件下，微晶玻璃在高频、高温条件下，微晶玻璃也非常也非常，一般为，一般为2.3 107 7.1 107 Vm。微晶玻璃微晶玻璃 MgO(BaO)Al2O3SiO2，其其为为，有良好的电绝缘性，其电阻率为，有良好的电绝缘性，其电阻率为l08.6 .c

22、m。87堇青石堇青石(Iolite)属属晶系，晶系，为为Mg2Al4Si5O18，为为7.5 8，为为2.572.61，为为1.542 1.551，断口处呈，断口处呈。附附88堇青石的堇青石的很像蓝宝石，但是，由于常含有水，所以又称为很像蓝宝石，但是，由于常含有水，所以又称为。由于由于具有具有及及且且，因此更被，因此更被戏称为戏称为。堇青石的堇青石的是是的，且不能的，且不能以加热的方式以加热的方式来改变它的来改变它的颜色，是一种货真价实的颜色，是一种货真价实的。附附89在高温、高频条件下，微晶玻璃在高温、高频条件下，微晶玻璃，某些，某些微晶玻璃在微晶玻璃在10 10 Hz、500时时值为值为0

23、.010。90以以BaTiO3、NaNbO3、PbTiO3为主晶相的为主晶相的在在25、1000Hz时的时的为为0.008 0.025。91 包括以下几个过程：包括以下几个过程：(1)发生微调；发生微调；(2)的形成；的形成；(3)的形成及生长；的形成及生长；(4)转变为转变为及及。92不改变不改变玻璃态玻璃态，但，但发生变化称为发生变化称为“”，它主要，它主要是由是由向向微调；微调；93激起激起的形成，这一过程是结晶的根本；的形成，这一过程是结晶的根本；94这一过程，使这一过程，使接近于接近于；95(4)转变为转变为及及。96以上四个过程，是由以上四个过程，是由完成：完成：第一阶段是第一阶段

24、是及及；第二阶段为第二阶段为，即，即及及。97结晶过程中的结晶过程中的多数属于多数属于的类型。的类型。其其是：加入是：加入玻璃配合料玻璃配合料中的中的，在熔制过程中，均，在熔制过程中，均匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在匀地溶解于玻璃熔融体中。当玻璃处在时，成核剂能时，成核剂能晶核生成所需要克服的晶核生成所需要克服的，从而，从而可以可以在较低的温度下在较低的温度下进行。进行。98这种晶化类型的特点是这种晶化类型的特点是在整个玻璃体内在整个玻璃体内均匀地进行，均匀地进行，在成核剂上在成核剂上成为细小的晶体。成为细小的晶体。微晶玻璃微晶玻璃可分为可分为及及两大类。两大类。99 常见的常见的贵金属成

25、核剂贵金属成核剂有有Au、Ag、Cu、Pt、Ru、Rh及及Pd等；等；它们在玻璃中呈它们在玻璃中呈、吸收电子后转变为、吸收电子后转变为。100由于由于在玻璃中在玻璃中，因此，它们，因此，它们以胶以胶体形式析出体形式析出，从而转变成，从而转变成玻璃析晶玻璃析晶的的。其胶粒的大小一。其胶粒的大小一般为般为8 l0 nm。101 有有TiO2、ZrO2和和P2O5。它们易溶于它们易溶于，较高，并且较高，并且较大，较大，在热处理过程中，容易在热处理过程中，容易从硅酸盐网络中从硅酸盐网络中分出，导致分出，导致、。102ZrO2在在玻璃熔体玻璃熔体中中(尤其是在尤其是在中中)难以溶难以溶解。但当它同解。但

26、当它同时，则能显著提高其溶解时，则能显著提高其溶解度，因而得到广泛应用。度，因而得到广泛应用。103过渡元素的氧化物，如过渡元素的氧化物，如Cr2O3、Fe2O3、V2O5、NiO、MnO等也可作为等也可作为，但由于它们能使，但由于它们能使，故较，故较少采用少采用。104 微晶玻璃由于产品种类不同，其具体的微晶玻璃由于产品种类不同，其具体的也各有特点。也各有特点。各种各种微晶玻璃微晶玻璃共同的共同的如下：如下：105所有上述工序中，所有上述工序中，是微晶玻璃生产的关键工序。是微晶玻璃生产的关键工序。106微晶微晶玻璃配方及生产工艺玻璃配方及生产工艺条件应满足下面的五个的要求：条件应满足下面的五

27、个的要求：、玻璃、玻璃且且；、熔制及成型过程中、熔制及成型过程中：、成型后的玻璃有良好的、成型后的玻璃有良好的；、微晶化处理时微晶化处理时能迅速能迅速：、产品能、产品能要求。要求。107原始组成的成份原始组成的成份微晶体的尺寸和数量微晶体的尺寸和数量残余玻璃相的性质和数量。残余玻璃相的性质和数量。其中，和其中，和 是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。108微晶玻璃微晶玻璃生产工序中，生产工序中，是微晶玻璃生产的关键工序。因是微晶玻璃生产的关键工序。因为微晶玻璃的为微晶玻璃的取决于取决于。109热处理中，先后发生以下四个过程：热处理中，先后发生以下四个过程：110结晶

28、化热处理过程图结晶化热处理过程图可以归纳为可以归纳为和和两种类型，如下图所示：两种类型，如下图所示：（a）阶梯温度制度阶梯温度制度（b b）等温温度制度等温温度制度111阶梯温度处理一般阶梯温度处理一般进行。进行。第一阶段是第一阶段是在一定温度下在一定温度下，使玻璃中产生尽可能多的，使玻璃中产生尽可能多的；第二阶段是第二阶段是在较高一些的温度下在较高一些的温度下，令，令，使，使基础玻璃基础玻璃转转化为化为以微晶结构为主以微晶结构为主的的。112多数多数经过经过两个阶段热处理两个阶段热处理就完成了就完成了全部结晶化全部结晶化过程。过程。有时，有些微晶玻璃也需要有时，有些微晶玻璃也需要在更高的温度

29、下在更高的温度下进行进行才能得到所需设计的晶相。才能得到所需设计的晶相。113低膨胀微晶玻璃热处理过程图低膨胀微晶玻璃热处理过程图例如，用例如，用Li2O-Al2O3-SiO2系统生产系统生产时，就要时，就要才能得到不透明的制品，如下图所示。才能得到不透明的制品，如下图所示。114某些系统的基础玻璃，由于某些系统的基础玻璃，由于的温度区域与的温度区域与的温的温度区域重叠。因此，在它们共同范围中的某一温度下，能度区域重叠。因此，在它们共同范围中的某一温度下，能同时进行同时进行和和两个过程。两个过程。115当基础玻璃中的当基础玻璃中的和和两个过程两个过程同时进行时同时进行时，可以采用可以采用来进行

30、微晶化处理。来进行微晶化处理。热处理时，应注意选择热处理时，应注意选择，以避免，以避免或或而破裂。而破裂。116117 将将融成融成，然后将，然后将，经热处，经热处理再理再成板材。成板材。118 先将先将熔融成熔融成，淬冷成，淬冷成，然后将，然后将倒入倒入铺平，放入窑炉中铺平，放入窑炉中得到微晶玻得到微晶玻璃板材。璃板材。119120121122123124125主要原料是：高炉矿渣主要原料是：高炉矿渣(6278)、硅石、硅石(22 38)和其他非铁冶金和其他非铁冶金渣等。渣等。一般需要由下列化合物组成：一般需要由下列化合物组成：SiO2 40 70，Al2O3 5 15，CaO 15 35，

31、MgO 2 12，Na2O 2 12，晶核剂，晶核剂 5 10。126在固定式或回转式炉中，将高炉矿渣与硅石和结晶催化剂一起熔在固定式或回转式炉中，将高炉矿渣与硅石和结晶催化剂一起熔化成液体，然后用吹、压等一般玻璃成型的方法成型，并在化成液体，然后用吹、压等一般玻璃成型的方法成型，并在730 830下保温下保温3h，最后升温至，最后升温至1000 1100并保温并保温3h，使其结晶、冷却即为成，使其结晶、冷却即为成品。品。加热和冷却速度宜低于加热和冷却速度宜低于5min，结晶催化剂为若干氟化物、磷，结晶催化剂为若干氟化物、磷酸盐和铬、锰、钛、铁、锌等多种金属氧化物，其用量视高炉矿渣的酸盐和铬、

32、锰、钛、铁、锌等多种金属氧化物，其用量视高炉矿渣的化学成分和微晶玻璃的用途而定，一般在化学成分和微晶玻璃的用途而定，一般在510左右。左右。127128129130131132传统的传统的是通过是通过获得玻璃后再获得玻璃后再得得到的。随着到的。随着科学技术的发展，微晶玻璃的研究领域也科学技术的发展，微晶玻璃的研究领域也大大扩展。大大扩展。133近年来，利用近年来，利用获得了一系列重要的获得了一系列重要的材料，尤其是在材料，尤其是在、等领域。这些等领域。这些展示了重要的应用前景和特展示了重要的应用前景和特有的科学研究价值。有的科学研究价值。134是在是在的基础上提出的，它是一类的基础上提出的，它

33、是一类重要的重要的的的。从广义上讲，从广义上讲，是指是指同同之间通过之间通过，从而获得，从而获得具有一系列特殊性能的具有一系列特殊性能的。135按照按照功能相的不同功能相的不同进行分类，主要有以下进行分类，主要有以下几种。几种。(1)复相微晶玻璃复相微晶玻璃(2)复相微晶玻璃复相微晶玻璃(3)复相微晶玻璃复相微晶玻璃(4)复相微晶玻璃复相微晶玻璃(5)复相微晶玻璃复相微晶玻璃 136 传统的典型传统的典型是是。用溶胶用溶胶-凝胶法将凝胶法将Au、Ag等等均匀析出，形均匀析出，形成的成的复相结构复相结构的材料，具有独特的的材料，具有独特的和和，这种材料，这种材料在在、等领域具有广泛的潜在应用。等

34、领域具有广泛的潜在应用。137 以以如如ZnO、CdO、FeO等过渡金属氧化物等过渡金属氧化物而形成的而形成的，通常具有良好的，通常具有良好的，这类材，这类材料在料在等方面有着广阔的应用前景。等方面有着广阔的应用前景。138以以CdS、PbS、CdTe、Cd 1-x Hg xTe等等II-IV族化合物，以及族化合物，以及Al P等等III-V族化合物半导体与玻璃复合能形成一类新型精细复合功族化合物半导体与玻璃复合能形成一类新型精细复合功能材料。能材料。这些材料在这些材料在、等等领域具有优领域具有优良的性能和良好的应用前景。良的性能和良好的应用前景。139很早人们采用很早人们采用开始研究开始研究

35、，主要包括，主要包括BaTiO3，PbTiO3、NaNbO3等体系。等体系。利用该方法制备利用该方法制备复相微晶玻璃复相微晶玻璃主要集中在主要集中在微晶微晶玻璃的制备方面。玻璃的制备方面。方法的主要有以下三个方面的缺点：方法的主要有以下三个方面的缺点：1401、通常需要在、通常需要在左右的温度熔融，极大地左右的温度熔融，极大地和和的使用。的使用。、这种方法比较容易、这种方法比较容易，极易产生热力学，极易产生热力学。1413、是、是。这是因为，首先要这是因为，首先要，成分中必须有，成分中必须有，而而往往又不是往往又不是，而添加，而添加就必然降低就必然降低的含量，从而降低其性能。的含量，从而降低其

36、性能。142用溶胶用溶胶-胶法可以使胶法可以使BaTiO3、PbTiO3等高介电常数的等高介电常数的与与在很大范围内复合，形成具有在很大范围内复合，形成具有的复合功能的复合功能材料。材料。143的复合功能材料，具有良好的的复合功能材料，具有良好的和和特性，它对研究特性，它对研究，对制备，对制备和和等方而具有重要的理论和实用价值。等方而具有重要的理论和实用价值。144传统工艺已有广泛的研究，而用溶胶传统工艺已有广泛的研究，而用溶胶-凝胶凝胶法将纳米法将纳米MnFe2O4、NiFe2O4、ZnFe2O4、BiFeO3等等和和复合是近年才引起重视的研究方向复合是近年才引起重视的研究方向。145用溶胶

37、用溶胶-凝胶法形成的具有凝胶法形成的具有，在，在、等方面具有重要的应用前景。等方面具有重要的应用前景。146将将与与复合形成的复合形成的；将将、等等与与复合形成性复合形成性能优良的能优良的非线性光学材料非线性光学材料；147将有将有或者或者与与复合形成复合形成，这些这些把把联系起来，从而开联系起来，从而开辟出一个新材料领域。辟出一个新材料领域。148 由于微晶玻璃具有许多优良的性能，如由于微晶玻璃具有许多优良的性能，如、不透气、不透气、及及好好、高高、优良优良等，因此在许多领域得到广泛的应用。等，因此在许多领域得到广泛的应用。149(1)耐候性好，抗污染。耐候性好，抗污染。由于由于均有一定的均

38、有一定的，这一特点将导致其，这一特点将导致其渗水渗水、渗碱渗碱，甚至甚至渗泥浆渗泥浆，不能长期不能长期抗大气及雨水的污染抗大气及雨水的污染，使污染物浸蚀石材表体，从，使污染物浸蚀石材表体，从而影响其原有的色泽。而影响其原有的色泽。150而而则具有则具有特点，反而还借此特点，反而还借此“天雨自涤天雨自涤”的机会自清洁，其豪华外观不易受雨雪、风沙气候等污染及侵蚀，能的机会自清洁，其豪华外观不易受雨雪、风沙气候等污染及侵蚀，能全天候永保建筑物亮丽、壮观的色彩和光泽。全天候永保建筑物亮丽、壮观的色彩和光泽。因此因此耐候性好耐候性好，抗污染抗污染，可大大降低建筑物维护保，可大大降低建筑物维护保养成本。养

39、成本。151(2)亮丽多彩的色调优于天然石材亮丽多彩的色调优于天然石材 可以通过可以通过工艺控制工艺控制手段，生产出各种颜色色手段，生产出各种颜色色调及图案，它经过精良的调及图案，它经过精良的磨抛工艺处理磨抛工艺处理后，还可以产生后，还可以产生不同质感不同质感的的效果。效果。152的的表面光洁度表面光洁度更是远远高于更是远远高于，其，其光泽亮丽柔和，并能使建筑物富有豪华壮观气派，从而达到非凡光泽亮丽柔和，并能使建筑物富有豪华壮观气派，从而达到非凡的装饰效果，尤其是的装饰效果，尤其是、及及的微晶玻璃更是天的微晶玻璃更是天然石材所不及的然石材所不及的,因为天然花岗石难以避免明显的色差。因为天然花岗

40、石难以避免明显的色差。153(3)优良的机械、化学稳定性可确保安全性优良的机械、化学稳定性可确保安全性 微晶玻璃是微晶玻璃是经经精制而成，其结构精制而成，其结构均均匀致密匀致密，比天然石材更为，比天然石材更为、，能经受全天候风，能经受全天候风吹、日晒雨淋而不变色、不褪色，加上吹、日晒雨淋而不变色、不褪色，加上，能，能而不破裂，可确保建筑物安全性。而不破裂，可确保建筑物安全性。154(4)易于加工成各种规格，又有良好环保性能易于加工成各种规格，又有良好环保性能 可根据需要加工成各种厚度的可根据需要加工成各种厚度的，切，切割成各种规格。割成各种规格。另外，它是用另外，它是用无机硅酸盐材料无机硅酸盐

41、材料加工而成，因此加工而成，因此，确保了环境无放射性污染。这也是微晶玻璃优于天然石，确保了环境无放射性污染。这也是微晶玻璃优于天然石材的独到之处。材的独到之处。155 可用标准金属加工工具和设备进行车、铣、刨、磨可用标准金属加工工具和设备进行车、铣、刨、磨 、钻、锯切和、钻、锯切和攻丝等加工。攻丝等加工。1562微晶玻璃微晶玻璃 形状和尺寸形状和尺寸精度较高，且能生产大规模的制品，精度较高，且能生产大规模的制品，用作用作建筑砌块建筑砌块、建筑隔墙建筑隔墙，可以满足，可以满足的要求，同时还具有的要求，同时还具有隔断灵活，施工操作方便等优点。隔断灵活，施工操作方便等优点。157用作用作和和的的微晶

42、玻璃微晶玻璃，其晶化程度不像，其晶化程度不像要求那么高。因此，可以克服要求那么高。因此，可以克服的不的不足。足。158另一方面，微晶玻璃另一方面，微晶玻璃，可利用多种工业废料（如废渣、，可利用多种工业废料（如废渣、废土），包括：矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等。废土），包括：矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等。利用利用在熔融状态下在熔融状态下用加进空气、蒸气或水处理的方法制成用加进空气、蒸气或水处理的方法制成的的微晶玻璃，作为微晶玻璃，作为和和最宜用于轻质墙构最宜用于轻质墙构筑物。筑物。159由于由于具有很高的具有很高的，因此还可作为，因此还可作为高温状高温状态下态下。是是各

43、种建筑中各种建筑中用量最大的材料，微晶玻璃将在用量最大的材料，微晶玻璃将在中，特别是中，特别是高层建筑中高层建筑中发挥大的作用，这也为废料利用开辟发挥大的作用，这也为废料利用开辟一条新途径。一条新途径。1603微晶玻璃屋面与地面材料微晶玻璃屋面与地面材料 将将用作建筑物的用作建筑物的，可以减少其，可以减少其底下底下防水层的数量防水层的数量，减少，减少填缝材料填缝材料的消耗，在某些情况下，甚至可的消耗，在某些情况下，甚至可以不用防水层。以不用防水层。161具有很具有很和和的优的优良性能，可广泛用作良性能，可广泛用作屋面材料屋面材料或或分层壁板的覆盖层分层壁板的覆盖层。、好，可作好，可作保暖保暖或

44、或非保暖非保暖工业建筑物的屋盖、地板工业建筑物的屋盖、地板等。等。162 4其他材料其他材料 可以用来代替可以用来代替、耐酸陶瓷耐酸陶瓷、石棉水泥制石棉水泥制品品和一些和一些，且经济效果更好。，且经济效果更好。163例如，例如，无论是，无论是、和和都比都比高，同高，同相比，它具有不吸水、相比，它具有不吸水、不弯曲等性能。不弯曲等性能。的的，和和的技术指标都的技术指标都远远超过远远超过，而且没有毒性。，而且没有毒性。164除了除了外，还可以制备外，还可以制备，如，如，或，或，或或等。是具有发展前途的等。是具有发展前途的21世纪的新型材料世纪的新型材料165是重要的高科技纤维之一，它已成为是重要的

45、高科技纤维之一，它已成为现代光现代光通信领域通信领域不可缺少的纤维材料。不可缺少的纤维材料。166由于由于具有具有、抗、抗、等优点，目前，光缆已逐渐取代了等优点，目前，光缆已逐渐取代了由金属构成的明线和电缆由金属构成的明线和电缆，成为承载电话、传真、图像、数据等各类通信业务的基础。成为承载电话、传真、图像、数据等各类通信业务的基础。167现在，由现在，由制成的制成的已把世界各大洲的通信紧已把世界各大洲的通信紧密连在一起，这对人类社会的发展将起着不可估量的作用。密连在一起，这对人类社会的发展将起着不可估量的作用。168除除在通信领域中在通信领域中使用之外，在使用之外，在非通信领域中非通信领域中应

46、用的发应用的发展速度也很快，其中包括展速度也很快，其中包括、以及以及等。等。169(简称光纤简称光纤)可把光从一端独立地传递到它的另一端，可把光从一端独立地传递到它的另一端，因而将因而将规则地规则地元件，就能用于元件，就能用于。170将将粘合成块，切成平片，粘合成块，切成平片，在各种光电系统中在各种光电系统中能能作为具有作为具有高的光学耦合效率高的光学耦合效率和和很小畸变的传光介质很小畸变的传光介质使用。使用。171是制造是制造的基本材料，制造光导纤维的玻璃有特定的基本材料，制造光导纤维的玻璃有特定的要求，它必须有的要求，它必须有和和，满足一定，满足一定要求，良好的要求，良好的及及等，因而制造

47、等，因而制造形成了新型玻璃材料的一个重要区域。形成了新型玻璃材料的一个重要区域。172 入射到两种入射到两种折射率不同介质折射率不同介质界面上的光，一部分反射，另一界面上的光，一部分反射，另一部分经折射透射过去。部分经折射透射过去。当光的入射角度变大到使折射角成当光的入射角度变大到使折射角成90度时度时，就造成，就造成入射光在入射光在界面上界面上的的。173光纤通信就是利用这种光纤通信就是利用这种的原理。的原理。即，入射到光纤内的光，如果能满足即，入射到光纤内的光，如果能满足芯和包层界面上芯和包层界面上的条件，光就可的条件，光就可在纤维内在纤维内不断向前反射，不断向前反射，沿着纤维轴沿着纤维轴

48、向前向前传输。传输。174表面平滑的表面平滑的能使光能使光在高、低折射率界面在高、低折射率界面通过全反通过全反射而独立地、高效地传光。射而独立地、高效地传光。为了使实际所传递的光为了使实际所传递的光有足够的亮度有足够的亮度，并利用，并利用纤维传光的独立纤维传光的独立性性进行传像，因此把许多纤维集合起来使用。进行传像，因此把许多纤维集合起来使用。175按按分为分为、和和三类；三类；按按可分为可分为和和两类。两类。176由高折射率的由高折射率的和低折射率的和低折射率的组成，组成，后者为了保证光学绝缘，厚度必须大于所传递波长的后者为了保证光学绝缘，厚度必须大于所传递波长的1/2。这种结构保证了这种结

49、构保证了在一定入射角下在一定入射角下射入纤维端部的光线始终射入纤维端部的光线始终在芯在芯-皮界面上皮界面上达到全反射。光线在这种纤维中以达到全反射。光线在这种纤维中以传传播。播。177纤维的折射率纤维的折射率逐渐逐渐以近抛物线形式以近抛物线形式减小，光在减小，光在纤维中传播时是纤维中传播时是振荡式进行，形成一种正弦形曲线。振荡式进行，形成一种正弦形曲线。178能起透镜的作用，单根纤维即可传像，相当于能起透镜的作用，单根纤维即可传像，相当于能弯曲的透镜，所以，能弯曲的透镜，所以，又称作又称作。通常。通常利利用离子交换用离子交换使光纤有使光纤有179 在在传光的模式传光的模式上又可分为上又可分为或

50、或两种。两种。通常通常为为，但当纤维芯径降至和传播光的波，但当纤维芯径降至和传播光的波长可比拟，而芯长可比拟，而芯-皮折射率差又很小时，纤维就相当于一个波导管，皮折射率差又很小时，纤维就相当于一个波导管，能进行能进行，此时称为，此时称为。180用用数值孔径数值孔径(NA)来表征它的集光能力，它是光来表征它的集光能力，它是光纤的基本参数。纤的基本参数。2122210)(sinnnnNAno、介质介质(一般为空气一般为空气)的折射率的折射率;n1、芯玻璃的折射率、芯玻璃的折射率;n2、皮玻璃的折射率。、皮玻璃的折射率。181上述公式由上述公式由几何光学定律几何光学定律推出，仅适用于推出，仅适用于(