玻璃辞典.docx
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玻璃辞典
1.玻璃退火Glassannealing
退火是为了尽可能地消除或减小玻璃制品在加工成型过程中产生的永久应力，提高制品使用性能的一种热处理过程。
除玻璃纤维和薄壁小型空心制品外，几乎所有玻璃制品都需要退火。
根据玻璃内应力形成原因，退火过程实质上分为两部分：
应力的减弱和消失；防止新的应力产生。
●应力的减弱和消失
为了达到消除内应力的目的，必须通过加热减小玻璃的粘度，并使玻璃在转变温度Tg附近的某一温度保温均热，使应力松弛。
这一温度称为退火温度。
退火温度又可分为最高退火温度和最低退火温度。
大部分玻璃器皿的最高退火温度为550±20℃；平板玻璃为560±10℃；瓶罐玻璃为550~600℃；铅玻璃为460~490℃；硼硅酸盐玻璃为560~610℃。
低于最高退火温度50~150℃的温度为最低退火温度。
通常使用的退火温度比最高退火温度低20~30℃，作为退火保温温度。
●防止新的应力产生
为防止新的应力产生，必须控制退火的冷却过程。
一般将冷却过程分为慢冷过程和快冷过程。
慢冷过程是指严格控制玻璃在退火温度范围内的冷却速度，缓慢冷却，防止在高温阶段出现大温差，再形成永久应力。
快冷的开始速度必须低于应变点，因为在应变点以下玻璃的结构完全固定，这是虽然有温度梯度，也不会形成永久应力。
（参见“永久应力”，“暂时应力”）
2.玻璃研磨Glassgrinding
研磨是将玻璃制品粗糙不平或成型时余留的不需要的部分磨去，改变受磨部位制品的外形，使制品具有所需的形状和尺寸。
在研磨过程中可以根据研磨的要求，先用粗颗粒磨料，继用中等颗粒的磨料，最后使用细磨粒的磨料，直至表面成为细致均匀的毛面玻璃。
只有细磨才能改善玻璃的边部状态，减少微裂纹，增加玻璃强度。
（参见“边部加工”）
3.玻璃抛光Glasspolishing
经研磨后的玻璃表面总会留下几μm的凹陷层，抛光过程就是要去掉这一凹陷层，使散光和不透明的玻璃变得透明光洁。
在抛光过程中磨削玻璃的总量虽然很少，但耗时很长。
常用的抛光材料有氧化铁（红粉）、氧化铈、氧化铬、氧化钛、氧化钍等。
4.强化Strengthen
提高玻璃强度的方法统称为强化。
强化的途径有很多，大致分为以下几方面：
●调整玻璃组成：
提高组成中网络形成物的含量，使玻璃的结构更趋紧密。
组成中引入的氧化物离子的电荷要高，半径要小。
如SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2、CaO、MgO等都能使玻璃强度增加。
无碱玻璃具有较高的强度。
●钢化处理：
将玻璃加热到低于软化温度20~30℃时，用空气或液体作冷却介质进行突然冷却，造成制品表面因突然收缩而形成压应力层，制品内部的冷却因滞后于表面，故是张应力层。
当这两种应力分布合理时，玻璃的强度可以成倍提高。
●化学钢化：
对玻璃进行离子交换处理，获得极高的表面压应力，从而提高强度。
●表面酸处理：
玻璃表面微裂纹的存在是影响玻璃强度的主要因素，而经酸处理后的玻璃可以消除表面较大数量的微裂纹或使裂纹钝化，减小应力集中。
●综合增强：
将前面两种或两种以上的强化方法按一定工艺综合使用，可以将玻璃强度提高十倍左右。
5.吸光性Absorbency
玻璃制品对光线的吸收性能，称为吸光性。
组成玻璃的各种组分对入射光线的频谱有不同的吸收率，它们综合作用的结果决定了该种玻璃的吸光性，也决定了玻璃的颜色。
无色玻璃的吸光性强弱与厚度有关，可用下式计算：
I=I0L-εcL
式中:
I——透射光强度；
I0——入射光强度；
L——试样厚度，cm；
c——着色剂浓度，mol/L；
ε——吸收系数。
当玻璃含有几种着色离子时，则上式可改写为：
I=I0L-ΣεcL
式中：
ΣεcL=Σε1c1L1+Σε2c2L2+…+ΣεncnLn
6.化学稳定性Chemicalstability
玻璃制品在使用过程中要受到水、酸、碱、盐类、气体及其他化学试剂的侵蚀，玻璃对这些侵蚀的抵抗能力就称为化学稳定性。
一般说来，玻璃的化学稳定性是很高的，除了几种特定的物质会对其造成腐蚀外（如氢氟酸、氢氧化钾、水玻璃等），其他的物质，即使是强酸、强碱也不会造成影响。
但建筑玻璃在一些特殊情况下会出现发霉现象，这种现象常出现在玻璃的储存过程中。
建筑玻璃在一些特殊情况下会出现发霉现象，这种现象常出现在玻璃的储存过程中。
为了便于搬运和节省空间，玻璃储存时都是叠放在一起的，如果在两片玻璃之间有水进入，就会出现这种现象。
这是因为，玻璃之间的水膜是几乎不会挥发的，它会吸收玻璃的碱成分，侵蚀玻璃表面，形成无色的、无法去除的污记。
这种现象发生很快，只需一周时间，就可以使玻璃褪色，强度降低。
（见“玻璃发霉”）
7.化学腐蚀Chemicalerosion
玻璃制品在使用过程中所受到的，由水、酸、碱、盐类、气体及其他化学试剂造成的，对玻璃化学结构的破坏，成为化学腐蚀。
（参见“化学稳定性”）
8.耐水性Water-proofperformance
因玻璃中含有碱的成分，所以当玻璃与水接触时，玻璃中的碱很容易被溶解出来，从而使溶液慢慢变成碱性。
玻璃的表面层被剥离下来，呈鳞片状凝胶悬浮于水中。
玻璃抵抗这种侵蚀的性能称为耐水性。
（参见“玻璃发霉”）
9.耐酸性Acid-proofperformance
SiO2是酸性氧化物，以其为主体组成的硅酸岩玻璃，对一般酸（氢氟酸和磷酸除外）均有良好的抗侵蚀能力。
这种能力就成为耐酸性。
10.耐碱性Alkali-proofperformance
玻璃抵抗碱性物质侵蚀的能力成为耐碱性。
硅酸盐玻璃的耐碱性能远不如耐酸性能。
11.玻璃本体缺陷Glassbeddingflaw
玻璃体内由于存在各种夹杂物，引起玻璃体均匀性的破坏，称为玻璃本体缺陷。
玻璃本体缺陷按照其种类不同，可分为三类：
气泡（气体夹杂物）；玻筋和节瘤（玻璃态夹杂物）；结石。
12.玻璃结石Glassconcretion
玻璃体中存在的结晶夹杂物，不管其形状、大小和来源如何，统称为结石。
结石是玻璃最危险的缺陷，它不仅会破坏制品的外观与光学均一性，而且会降低制品的使用价值。
由于结石组成与玻璃主体不一致，使结石与周围玻璃的膨胀系数不相同，容易造成局部应力，从而大大降低了制品的机械强度和热稳定性。
结石的种类很多，根据产生原因可将结石分为五类：
配合料结石、耐火材料结石、析晶结石、硫酸盐夹杂物和黑色夹杂物。
13.玻筋Glassstripe
也称为条纹和节瘤，是玻璃态夹杂物，而其化学组成和物理性质（折射率、密度、粘度、表面张力、热膨胀、机械强度，有时包括颜色）与主体玻璃不同。
玻筋由于产生原因不同会呈现出绿色、棕色和无色，大多富含SiO2或Al2O3，可分为熔制不均匀、窑镟玻璃液滴、耐火材料腐蚀和结石熔化四种。
14.玻璃发霉Surfaceerosion
玻璃发霉也称为玻璃风化，是一种由于表面吸收水分，造成玻璃内部的碱成分析出，产生的表面腐蚀现象。
常用的平板玻璃是由硅氧离子的结构网络形成的氧化物玻璃，在玻璃表面氧离子缺位造成空穴，形成玻璃的表面自由能。
表面自由能的存在造成玻璃表面相对的活泼性，体现为表面张力、摩擦力和表面吸湿性。
造成表面SiO2易水解，表面组分易分解、表面易析晶和具有润湿性等特点。
以上是玻璃发霉的内在因素。
玻璃发霉的外在因素主要是水分的作用和较高的环境温度。
从水对玻璃表面的作用机理分析，可以将发霉过程分为几个阶段。
水分首先吸附在玻璃表面并逐渐向内浸入，玻璃表层的硅酸钾和硅酸钠被水解，形成苛性钠，苛性钠与空气中的二氧化碳作用形成碳酸钠，聚集在表面。
由于碳酸钠的强吸湿性，将潮解成碱液，进而侵蚀玻璃的硅氧结构，最终造成玻璃表面的霉区和凹陷。
15.玻璃的机械强度Mechanicalintensityofglass
玻璃是一种脆性材料，它的机械强度可用耐压、抗弯、抗拉、抗冲击强度等指标表示。
玻璃的机械强度与成分、表面和内部状态、表面温度、式样的几何尺寸、退火程度等因素有关。
16.理论强度Academicintensity
理论强度是指，从不同理论角度来分析材料所能承受的最大应力或分离原子（离子或分子）所需的最小应力。
其值取决于原子间的键强度。
但这只适用于不存在缺陷的情况。
玻璃的理论强度可通过不同方式来计算，其值大致为1010~1.5X1010Pa。
17.原始强度Originalintensity
原始强度是玻璃制品刚刚制成时的机械强度。
由于这时玻璃是新鲜的，表面存在的微裂纹和机械擦伤最少，因此强度要比放置一段时间后的强度高。
18.实际强度Actualintensity
玻璃的实际强度是指玻璃在实际应用过程中的机械强度。
实际强度要比理论强度低得多，一般为理论强度的1/300~1/200。
这是因为玻璃的实际强度不仅与化学键强度有关，还与玻璃的脆性、玻璃表面的微裂纹、内部的不均匀及缺陷的存在造成应力集中有关。
其中表面微裂纹对强度的影响最重。
19.微裂纹Micro-cracks
A.A.Griffieth提出玻璃表面存在着许多微小的裂纹，这些微裂纹是造成玻璃强度远低于理论强度的主要原因。
微裂纹的产生原因可归纳为结构缺陷、表面反应和机械损伤。
微裂纹在显微镜下可以看到，一般宽10~20nm，深不小于100nm。
微裂纹在制品受热或负载作用，受水汽及化学作用时，会向纵深发展，从而加剧制品破裂，使强度显著下降。
20.弹性Elasticity
材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后能恢复原来形状的性质称为弹性。
在Tg温度以下，玻璃基本是服从虎克定律的弹性体。
玻璃的弹性指标主要是指弹性模量E（即杨氏模量）、剪切模量G、泊松比μ、体积压缩模量K。
21.塑性Flexibility
材料在外力作用下发生变形，当外力去掉后不能或只能部分恢复原来形状的性质称为塑性。
22.硬度Rigidity
硬度可以理解为玻璃抵挡另一种固体材料深入其内部的能力。
玻璃的硬度在莫氏硬度5~7之间。
硬度的大小主要受Na2O、K2O、PbO等影响，玻璃组成中加入这些氧化物时，会显著降低硬度，因而凡碱性氧化物含量较高的玻璃硬度就较低，高铅硅酸盐玻璃的硬度更低。
当引入SiO2、ZrO2、B2O3等都会显著提高玻璃的硬度，各种氧化物组成对玻璃硬度的影响次序为K+23.脆性Brittleness
脆性是指当负载超过玻璃极限强度时立即破裂的性质。
脆性与玻璃的组成和热处理程度有关。
提高玻璃强度是改善脆性的最好途径，此外在玻璃组成中适量引入离子半径小的氧化物如Li2O、BaO、MgO、B2O3等都可以改善其脆性。
24.疲劳Tiredness
在常温下，玻璃的破坏强度随加荷速度或加荷时间而变化。
加荷速度越大或加荷时间越长，其破坏强度就越小，短时间不会破坏的荷载，时间久了可能会破坏，这种现象称为玻璃的疲劳现象。
通常测定时间延长10倍，强度将比在液氮温度（77K）下测得的强度低7%。
研究证明，玻璃的疲劳现象是由于在加荷作用下微裂纹的加深而致。
25.永久应力Permanentstress
当玻璃在常温下，内外温度均衡后，即温度梯度消失后，在玻璃中仍然存在热应力，这种应力称为永久应力，也叫残余应力。
它的产生是应变温度范围内应力豫弛的结果。
26.暂时应力Temporarystress
温度低于应变点，处于弹性变形温度范围内的玻璃，在加热或冷却的过程中，即使加热或冷却的速度不是很大，玻璃的内层与外层也会形成一定的温度梯度，从而产生一定的热应力。
这种热应力随着温度梯度的存在而存在，随着温度梯度的消失而消失，所以称为暂时应力。
27.应力腐蚀Erosioncausedbystress
玻璃在不超过其强度的的小荷载作用下，周围介质特别是水分进入裂纹尖端，加速与裂纹尖端的SiO2网络结构发生反应，使网络结构破坏，导致裂纹的延伸，降低玻璃的强度，这种现象就叫应力腐蚀。
参见“疲劳”。
28.宏观应力Macroscopicallystress
由玻璃的宏观缺陷，如固体夹杂物（结石）、气体夹杂物（气泡）、化学不均匀（玻筋），引起的内应力称为宏观应力。
29.微观应力Microcosmicstress
由玻璃的微观缺陷，如点缺陷、局部析晶、晶界等，引起的内应力称为微观应力。
30.应力豫弛Stressrelaxation
由于玻璃的温度在应变点以上时具有粘弹性，质点的热运动能力较大，玻璃内部结构基团间可以产生位移和变形，使温度梯度所产生的热应力得以消失，这个过程称为应力豫弛，也叫应力松弛。
这时玻璃内部虽然存在温度梯度但不存在应力。
31.热历史Thermalhistory
玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却，通过转变温度区域和退火温度区域时的经历，包括在该温度区域内停留的时间和冷却速度等。
玻璃的物理化学性质不仅取决于玻璃的成分，而且在很大程度上取决于它的热历史。
对于相同的玻璃成分而言，不同的热历史会使玻璃具有不同的结构状态，从而影响到玻璃的许多性质。
32.热膨胀系数Coefficientofthermalexpansion
热膨胀系数分为线性热膨胀系数和体膨胀系数。
线性热膨胀系数是指当物体升高1℃时，在其原有长度上所增加的长度。
一般用在某一段温度范围内的线性热膨胀系数来表示。
设玻璃被加热时，温度从t1上升到t2，同时它的长度从L1增加到L2，则t1~t2温度范围内的平均线性热膨胀系数α为：
α=（L2-L1）/[L1（t2-t1）]
式中：
L1——t1时试样的长度（cm），通常以室温的长度为准
ΔL——试样从t1加热到t2时长度的增加值（cm）
Δt——试样受热后温度的升高值（℃）
体膨胀系数是指当物体升高1℃时，在其原有体积上所增加的体积。
体膨胀系数用β表示。
α和β之间有下式所示的近似关系：
β≈3α
33.抗热震性Theperformanceforthermalimpactresistance
见“热稳定性”。
34.热稳定性Thermalstability
玻璃经剧烈的温度变化后不被破坏的能力称为热稳定性。
对玻璃热稳定性影响最大的是应力分布，此外还与玻璃厚度、几何形状、热膨胀系数等有密切关系。
35.耐热冲击强度Theintensityforthermalimpactresistance
耐热冲击强度是用来表征热稳定性大小的指标，是以制品或试样保持不被破坏时所能承受的最大温差来表示的。
36.折射率Refractiveindex
折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低（以真空中的光速为基准）。
如果用折射率表示光速的降低，则：
n=c/v
式中：
n——玻璃的折射率
c——光在真空中的传播速度
v——光在玻璃中的传播速度
一般玻璃的折射率为1.5~1.75。
37.透过率Transparentindex
透过玻璃的光强与入射光强之比称为透过率。
一般用T表示。
参见“吸光性”。
38.反射率Reflectivity
从一个表面反射出去的光强与入射光强之比称为反射率。
一般用R表示。
39.吸收率Absorptivity
被玻璃吸收的光强与入射光强之比称为吸收率，一般用A表示。
参见“吸光性”。
40.透过率、反射率和吸收率的关系Theinterrelationamongtransparentindex,reflectivityandabsorptivity
当阳光照射到玻璃的表面上时，一部分会发生反射，另一部分会被玻璃吸收，剩下的部分会穿过玻璃进入室内。
（见图40.1）
图40.１ 玻璃的反射、吸收和透射
阳光主要是由可见光、红外线和紫外线组成。
玻璃对这三种射线的透射量、反射量和吸收量都各自不同。
因此可以用玻璃对这三种射线的透过率、反射率和吸收率的相互关系来分别表征玻璃的光学性能、热学性能和化学性能。
对于可见光来说，玻璃对它的反射量、吸收量和透射量与可见光总通量的比率被分别称为光反射率、光吸收率和光透过率，用于表征玻璃的光学性能。
它们所占的比率取决于玻璃的厚度、片数、颜色和表面清洁程度。
一般说来，厚度越大，颜色越深，表面灰尘越多，可见光透过率就越小。
表面镀反射膜的玻璃要比不镀膜的玻璃光反射率高，本体着色的玻璃要比无色的玻璃光吸收率高。
同样地，对于红外线来说，玻璃对它的反射量、吸收量和透射量与红外线总通量的比率被分别称为能反射率、能吸收率和能透过率，用于表征玻璃的热学性能。
玻璃吸收了一部分红外线后，自身的温度升高，会将吸收的能量向内或向外重新辐射，这就是所谓的二次辐射。
它们各自所占比率的大小取决于玻璃的厚度、组成、片数和表面处理等因素。
通常，无色玻璃的能透过率较高，能反射率和能吸收率较低；热反射玻璃的能反射率较高，能透过率较低；吸热玻璃的能吸收率较高。
由于自身物理和化学结构的原因，普通无色玻璃对紫外线就有强烈的吸收作用，紫外吸收率可以达到50%；一些吸热玻璃、镀膜玻璃对紫外线的吸收作用更强，紫外吸收率远远大于紫外反射率和紫外透过率；夹层玻璃更是如此，紫外吸收率接近100%。
表40.1和表40.2反映了不同种类玻璃对可见光和红外线的反射、透过和吸收。
表40.1不同种类玻璃的光学性能
玻璃品种
光反射
光吸收
光透射
普通方向上的阳光
无色玻璃
0.07
0.13
0.80
吸热玻璃
0.05
0.51
0.44
不透明玻璃
0.55
0.45
0.00
半透明玻璃
0.40
0.20
0.40
450阳光
无色玻璃
0.09
0.13
0.78
吸热玻璃
0.07
0.53
0.40
不透明玻璃
0.40
0.53
0.07
半透明玻璃
0.40
0.27
0.33
表40.2不同种类玻璃的热学性能
玻璃种类
能反射
能吸收
能透射
整体透射
单片无色玻璃，4mm
0.08
0.08
0.84
0.86
单片或夹层无色玻璃，6mm
0.07
0.15
0.78
0.83
吸热
0.05~0.06
0.49~0.51
0.44~0.45
0.59~0.62
夹入彩色胶片
0.04~0.07
0.21~0.81
0.15~0.72
0.36~0.77
镀膜
0.09~0.10
0.34~0.43
0.48~0.56
0.51~0.66
夹层、镀膜
0.12~0.48
0.35~0.55
0.09~0.50
0.22~0.62
中空，其中一片6mm镀膜
0.12~0.49
0.31~0.62
0.08~0.40
0.16~0.52
无色中空，两片6mm
0.11~0.12
0.24~0.33
0.56~0.64
0.66~0.73
单片6mm无色玻璃，贴膜
0.14~0.50
0.30~0.66
0.14~0.50
0.22~0.60
41.遮阳系数Shadingcoefficient
遮阳系数是某一种玻璃的热获得率（也称太阳能因子SF）与厚度为3mm的普通无色玻璃的热获得率之比。
可用下式表示：
遮阳系数（SC）=SF/0.89
式中：
SF——某一种玻璃的热获得率；
0.89——厚度为3mm的普通无色玻璃的热获得率。
42.光散射Raydispersion
不同波长的一束光线在通过两表面不平行的玻璃试样时，由于玻璃对不同波长的光线折射率不同，在玻璃的另一侧将会出现一条不同颜色的光带，这种现象称为光的散射。
43.玻璃导热系数Diathermanousindex
玻璃的导热系数是用温度梯度等于1时，在单位时间内通过试样单位横截面积上的热量来测定的。
其国际单位为：
W/（mK）。
导热系数表征着物体传递热量的难易，它的倒数为热阻。
玻璃是热的不良导体，其导热系数较低，介于0.712~1.340W/（mK）之间，相互之间相差甚小，主要决定于玻璃的化学成分、温度和颜色。
44.玻璃热传导系数Thermaltransfercoefficient
热传导系数是指，在1s时间内，1m2玻璃两侧的介质温差在1K的条件下，温度较高侧的介质向温度较低侧的介质传递的热量，一般用K来表示，单位为
W/（m2K）。
热传导系数的大小与玻璃自身的导热系数，以及玻璃表面与介质之间的传热系数有关，其物理表达式如下：
1/K=1/（1/hi+1/G+1/ho）
式中：
G——玻璃内外表面之间的传热率，与玻璃组成有关，为常数。
hi——玻璃内表面与介质的传热系数。
ho——玻璃外表面与介质的传热系数。
玻璃内外表面与介质的传热系数h=r*ε+c
式中：
r——反射系数；
ε——半球辐射率；
c——传导和对流的传热系数，常数。
热传导系数K用来表征玻璃热绝缘性能，“K值”越小，该种玻璃的热绝缘性能越好。
利用热传导系数可以很简单地确定窗子的总热损失。
过程是这样的，只要用“K值”乘以玻璃的面积，再乘以环境温差（一般是指室内、外的温差）即可。
一般说来，复合玻璃窗的热绝缘性能比单层玻璃窗更好，中空玻璃窗比单片玻璃窗的热绝缘性能更好。
下表给出了中空玻璃、单片玻璃的“K值”比较结果，并按暴露程度分类。
中空玻璃、单片玻璃的绝热性能比较
玻璃种类
空气间隙
与暴露程度相对应的“K值”
隐蔽
一般
恶劣
单片玻璃
mm
W/（m2K）
5.0
W/（m2K）
5.6
W/（m2K）
6.7
双层中空
3
6
12
25或以上
3.6
3.2
2.8
2.8
4.0
3.4
3.0
2.9
4.4
3.8
3.3
3.2
三层中空
3
6
12
25或以上
2.8
2.3
2.0
1.9
3.0
2.5
2.1
2.0
3.3
2.6
2.2
2.1
双层中空，一片内表面镀膜，膜层具有低辐射功能
6
12
2.4
1.7
2.5
1.8
2.7
1.9
45.边部加工Edgemachining
对玻璃边部进行的细磨和抛光等机械加工统称为边部加工。
通过边部加工可以部分消除玻璃边部富集的缺陷和裂纹，是提高玻璃强度的有效方法。
有三点弯曲梁的实验结果表明，经过抛光处理的试件可提高弯曲强度30%以上。
边部加工的形状可分为五种，见下图。
图45玻璃边部加工的五种形状
A——鸭嘴边（多用于家具的暴露边）；
B——圆弧边（多用于家具玻璃）；
C——曲线边（磨削量较小，用于建筑玻璃的暴露边）；
D——半圆弧边（多用于家具玻璃），
E——倒角直线边（用于建筑玻璃）。
46.钢化玻璃的自爆Self-breakoftemperedglass
钢化玻璃在储运、安装或使用过程中，在没有外力或外力较小的情况下，出现的自我爆裂现象，称为钢化玻璃的自爆。
自爆现象是由以下因素造成的：
1）钢化玻璃表面压应力过大，即钢化级数过高，其内应力平衡处于临界状态；
2）玻璃内部存在结石或杂质（如硫化镍结石），钢化后在其周围形成较大的预应力集中；
3）玻璃表面有严重划伤或缺陷，造成表面压应力的不均匀，使应力状态失衡；
4）玻璃边部加工质量不佳，切裁时有严重横向嵌挤裂纹，磨边倒棱不良，或磨轮砂粒过粗伤害了玻璃。
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