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玻璃的力学光学化学及热工性质




    一、玻璃的力学性质
    玻璃的理论抗拉强度极限为12000Mpa,实际强度只有理论强度的1/300——1/200,一般为30——60Mpa,玻璃的抗压强度约为700——1000Mpa。玻璃中的各种缺陷造成了应力集中或薄弱环节,试件尺寸越大缺陷存在的越多。缺陷对抗拉强度的影响非常显著,对抗压强度的影响较小。工艺上造成的外来杂质和波筋(化学不均匀部分)对玻璃的强度有明显影响。在—50——+70℃范围内玻璃的强度基本不变。
    脆性是玻璃的主要缺点。玻璃的脆性指标为1300——1500(橡胶为0.4——0.6,钢为400——460,混凝土为4200——9350)。E越大说明脆性越大。玻璃的脆性也可以根据冲击试验来确定。
    在实际应用中玻璃制品经常受到弯曲、拉伸和冲击应力,较少受到压缩应力。玻璃的力学性质主要指标是抗拉强度和脆性指标。

    二、玻璃的光学性质
    光学性质是玻璃最重要的物理性质。
    光线照射到玻璃表面可以产生透射,反射和吸收三种情况。光线透过玻璃称为透射,光线被玻璃阻挡,按一定角度反射出来称为反射,光线通过玻璃后,一部分光能量损失在玻璃内部称为吸收。
    玻璃中光的透射随玻璃厚度增加而减少。玻璃中光的反射对光的波长没有选择性,玻璃中光的吸收对光的波长有选择性。可以在玻璃中加入少量着色剂,使其选择吸收某些波长的光,但玻璃的透光性降低。还可以改变玻璃的化学组成来对可见光、紫外线、红外线、X射线、和γ射线进行选择吸收。

    三、玻璃的热工性质
    玻璃的比热与其化学组成有关,在室温范围内其比经热的范围为0.33——1.05×103J/(kg•K)。 表7— 1玻璃的导热系数
    名称 容 重(kg/m3) 导热系数[W/(m•K)]
    平板玻璃化学玻璃石英玻璃石英玻璃石英玻璃玻 璃 砖泡沫玻璃泡沫玻璃泡沫玻璃 250024502210221022502500140166300 0.750.930.711.352.710.810.0520.0870.116
    普通玻璃的导热系数在室温下约为0.75W/(m•k)。玻璃的导热系数约为铜的1/400,是导热系数较低的材料。当发生温度变化时,玻璃产生的热应力很高。在温度剧烈变化时玻璃会产生碎裂,玻璃的急热稳定性比急冷稳定性要强一些。

    四、玻璃的化学性质
    玻璃具有较高的化学稳定性,它可以抵抗除氢氟酸以外所有酸类的侵浊,硅酸盐玻璃一般不耐碱。玻璃遭受侵蚀性介质腐蚀,也能导致变质和破坏。
    大气对玻璃侵蚀作用实质上是水气、二氧化碳、二氧化硫等作用的总和。实践证明,水气比水溶液具有更大的侵蚀性。普通窗玻璃长期使用后出现表面光泽消失,或表面晦暗,甚至出现斑点和油脂状薄膜等,就是由于玻璃中的碱性氧化物在潮湿空气中与二氧化碳反应生成碳酸盐造成的。这一现象称为玻璃发霉。可用酸浸泡发霉的玻璃表面,并加热至400——450℃除去表面的斑点或薄膜。
    通过改变玻璃的化学成分,或对玻璃进行热处理及表面处理,可以提高玻璃的化学稳定性。
     


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