淺談玻璃材料的種類及特性

玻璃的主要成分是二氧化硅，玻璃質地硬且脆，是一種無色的透明材料，并可添加各種成分制成茶色玻璃、淡墨色玻璃、鈷藍色玻璃等。 玻璃按主要成分分類：

玻璃按主要成分可以分為非氧化物玻璃和氧化物玻璃。非氧化物玻璃品種和數量很少，主要有硫系玻璃和鹵化物玻璃。氧化物玻璃又分為硅酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃等。氧化物玻璃通常按玻璃中二氧化硅以及堿金屬、堿土金屬氧化物的不同含量，又分為：

一、石英玻璃

石英玻璃的二氧化硅含量大于99.5％，其熱膨脹系數低、耐高溫、化學穩定性好、透紫外光和紅外光、熔制溫度高、粘度大、成型較難。石英玻璃多用于半導體、電光源、光導通信、激光等技術和光學儀器中。

二、鈉鈣玻璃

鈉鈣玻璃以二氧化硅含量為主，還含有15％的氧化鈉和16％的氧化鈣，其成本低廉、易成型，適宜大規模生產，其產量占實用玻璃的90％。鈉鈣玻璃可用于生產玻璃瓶罐、平板玻璃、器皿、燈泡等。

三、高硅氧玻璃

高硅氧玻璃的二氧化硅含量約96％，其性質與石英玻璃相似。

四、鉛硅酸鹽玻璃

鉛硅酸鹽玻璃主要成分有二氧化硅和氧化鉛，具有獨特的高折射率和高體積電阻，與金屬有良好的浸潤性，可用于制造燈泡、真空管芯柱、晶質玻璃器皿圖（如圖為JAZZ系列水晶餐具）、火石光學玻璃等

五、硼硅酸鹽玻璃

又稱耐熱玻璃或硬質玻璃，以氧化硅和氧化鋇為主要成分，具有良好的耐熱性和化學穩定性，硼硅酸鹽玻璃發明于1912年，其商標名為Pyrex。 它是第一種耐高溫，有較好抗熱沖擊能力的玻璃材料（如圖硼硅酸鹽玻璃材料制作的玻璃珠寶）。硼硅酸鹽玻璃可以用來制作咖啡壺、爐子、實驗室用的玻璃器皿、吊燈（如圖耐熱玻璃制作的吊燈）及其它在高溫環境中工作的設備。它抗酸和抗化學介質腐蝕的能力很強、熱膨脹率很低，因此被用來制作天文望遠鏡的鏡片和其它精密儀器。另外，硼硅酸鹽玻璃還可以用作樹脂的強化纖維。

六、鋁硅酸鹽玻璃

鋁硅酸鹽玻璃以二氧化硅和氧化鋁為主要成分，軟化變形溫度高，用于制作放電燈泡、高溫玻璃溫度計、化學燃燒管和玻璃纖維等 。

七、磷酸鹽玻璃

磷酸鹽玻璃以五氧化二磷為主要成分，折射率低、色散低，用于光學儀器中。 玻璃的基本性能有如下幾方面：

(A)強度

玻璃抗拉強度較弱，抗壓強度較強。玻璃和陶瓷一樣，也是脆性材料。

(B)電學性能

常溫下玻璃是電的不良導體。而溫度升高時，玻璃的導電性迅速提高，熔融狀態時變為良導體。

(C)硬度

玻璃的硬度較高，比一般金屬硬，不能用普通刀具進行切割。根據玻璃的硬度可以選擇磨料、磨具和其它的加工方法。

(D)熱性質

玻璃是熱的不良導體，一般承受不了溫度的急劇變化。

(E)光學特性

玻璃是一種高度透明的物質。如普通平板玻璃，能透過可見光線的80～90%，紫外線大部分不能透過，但紅外線較易通過。

(F)化學穩定性

玻璃的化學性質較穩定。玻璃的耐酸腐蝕性較高，而耐堿腐蝕性較差。玻璃長期受大氣和雨水的侵蝕，會在表面產生磨損，失去表面的光澤。尤其一些光學玻璃儀器易受到周圍介質的作用，破壞玻璃的透光性，在使用和保存中應加以注意。 設計中常見的玻璃材料

玻璃是一種硬且脆的透明非晶體材料，具有良好的抗風化、抗化學介質腐蝕（氫氟酸、堿除外）性。下面介紹幾種常用的玻璃材料：

1.平板玻璃是建筑玻璃中用量最大的一類，按表面狀態可分為普通平板玻璃、磨光玻璃、磨砂玻璃、花紋玻璃等品種。

2.平板玻璃還可以通過著色、表面處理、復合等工藝制成具有不同色彩和各種特殊性能的制品，如熱反射玻璃、真空玻璃、鐳射玻璃、中空玻璃、鋼化玻璃、夾絲網玻璃、夾層玻璃、顏色玻璃、低輻射鍍膜玻璃等。

器皿玻璃具有清潔衛生、美觀、透明、化學穩定性高、不透氣、易于密封、保持盛裝物品性質不變、可以多次周轉使用、原料豐富、價格低廉等一系列優點，成為食品、醫藥、化學工業廣泛采用的包裝材料。玻璃瓶罐的主要缺點是機械強度低、易破損和盛裝單位物品的重量大。

玻璃的熱處理

玻璃制品的熱處理，一般包括退火和淬火兩種工藝。

1.退火

退火就是消除或減小玻璃制品中熱應力的熱處理過程。 為了消除玻璃中的永久應力，必須將玻璃加熱到低于玻璃轉變溫度附近的某一溫度進行保溫均熱，以消除玻璃各部分的溫度梯度，使應力松弛。這個選定的保溫均熱溫度，稱為退火溫度。

玻璃在退火溫度下，由于黏度較大，應力雖然能夠松弛，但不會發生可測得的變形。玻璃的最高退火溫度是指在此溫度下經過3分鐘保溫可消除95%的應力，一般相當于退火點的溫度，也叫退火上限溫度；最低退火溫度是指在此溫度下經3分鐘保溫只能消除5%的應力，也叫退火下限溫度。最高退火溫度至最低退火溫度之間稱為退火溫度范圍。 玻璃制品的退火工藝過程包括加熱、保溫、慢冷及快冷四個階段。

光學玻璃和某些特種玻璃制品，對退火的要求十分嚴格，必須要通過退火，使玻璃結構均勻，以達到要求的光學性能，這種退火稱為精密退火。薄壁制品（燈泡等）和玻璃纖維在成型后，由于熱應力很小，除適當地控制冷卻速度外一般不再進行退火。

2.淬火

淬火就是使玻璃表面形成一個有規律、分布均勻的壓力層（表面），以提高玻璃制品的機械強度和熱穩定性。

淬火玻璃同一般玻璃比較，其抗彎強度，抗沖擊強度以及熱穩定性等都有很大的提高。

信息來源：廣東有機玻璃