当前课程知识点:材料学概论 > 第8讲 玻璃材料及玻璃的应用 > 8.3 玻璃的加工 > 8.3.1 玻璃的熔融和成型加工
我们下边讲
玻璃的熔融和加工
我们在第一章就讲过
金属是冶炼成的
陶瓷是烧结成的
玻璃是熔凝成的
玻璃是熔凝成的
我们看玻璃到底是怎么加工
传统的加工方法
是利用玻璃窑
利用玻璃窑 是怎么意思
就是一个尺寸非常大的
一个玻璃窑
几十米长的大玻璃窑
把什么
二氧化硅 石灰 苏打
放到里边去
把它加热
加热到多少度
要加热到1400度左右
充分的熔化
使它充分的反应
然后还要加热到
1600度左右
叫做澄清化
为什么叫澄清化
澄清化的目的 我想两条
第一条是更均匀
第二条要把里边的气泡
完全给它跑出去
因为到1600度
它的粘度就更低了
气泡根据理想气体状态方程
它温度提高
它压力就更大了
压力更大 体积就膨胀
一膨胀它就冒出来了
冒到外边去了
所以箱式炉 箱式窑
是例如长30米 宽10米
深1.5米的长方形的
玻璃熔融槽
由投入口① 投入混合料
在熔融室②中被加热到
最高1400度到1600度
变为均质溶液
那么在澄清室③中除泡
从引出口④送到成型机
然后制成瓶 板 电视机
玻璃壳等等玻璃制品
一般是用
箱式窑制作玻璃
我们可以看到
玻璃行业
是个耗能的行业
另外在过程当中
要排出二氧化碳出来
因此玻璃行业
是高耗能 高污染的一个行业
这是传统的
那么实际上现在的平板玻璃
都是用浮法玻璃来制造的
浮法玻璃
我们现在有一百几十条生产线
全部是生产玻璃
你们看看现在
中国给亚洲非洲拉美洲签合同
其中有高铁项目
还有平板玻璃项目
就是说产业
现在我们已经过关了
我们现在国内有近二百条
平板玻璃生产线
采用的方法都是浮法玻璃
什么叫做浮法玻璃
就是说 把熔融的玻璃
放在一个浮槽当中
浮槽是什么做的
是熔融锡做的浮槽
熔融锡做的
在一千一百度左右的时候
流到锡槽里面来
然后通过锡槽往前拉
要冷却
冷却到六百度以后
从锡槽出来
然后得到一定的温度
浮法有什么好处
它工艺比较简单
最主要的特点是什么
过去的平板玻璃
都是轧出来的
轧出来的玻璃
两面是有明显的痕迹
有波纹 有划道
你们看看你们早期
我们小时候那个玻璃窗
好多都是
有很多的有棱
你做窗玻璃还勉强凑合
你要做镜子来讲
你一照镜子就成了丑八怪了
这不行
所以那个平板玻璃
必须得表面研磨
这一研磨 玻璃本身不值钱
那么一研磨马上价钱就上去了
所以过去的玻璃镜什么的
都非常贵
那么现在的玻璃都是浮法玻璃
注意浮法玻璃
锡的密度要比玻璃的密度
要高的多
锡在底下
那么玻璃下来
玻璃一千一百度到了锡槽上
玻璃跟锡接触的是锡面
表面上接触的是跟空气
那么这两个表面都非常平
得到的玻璃以后
不经过再加工
就可以用
平板玻璃
你们看看
好多高层建筑有玻璃屏幕
大饭店里边大堂里头
那个窗都是玻璃的
所以玻璃作为一个建筑材料
浮法是1951年英国的皮尔金顿公司发明的
一直到现在
推广到全世界
当然一般的浮法玻璃
它生产的玻璃板的厚度
是在6到7个毫米
6到7个毫米
那么你要想把它变薄
要想把它变厚
还要采取一些措施
措施还是经过了很长时间
才达到的目的
那么这是
在浮法发明初期
可制造的浮法玻璃厚度
一般限于6.8到7.5毫米
随着此后的技术发展
通过提高玻璃板坯的拉伸力
可制成5到6个(毫米)
而为了制造2个(毫米)
更薄的或者更厚的
采取了一些措施
现在都已经达到目的了
那么现在
传统的平板玻璃 注意
传统的平板玻璃
就是浮法用的玻璃
现在我们液晶显示器
家里看电视
都用液晶显示器看的
38英寸的 42英寸的
56英寸的
现在到了150英寸的
液晶显示器的都有了
这个玻璃不能用浮法
为什么不能用浮法
主要是浮法当中
有几个问题
第一个问题就是锡槽
锡槽下表面
接触的是锡
锡对着玻璃有沾污
既有锡的金属原子或者离子
在玻璃表面上
另外锡面
可能有一些波长很长的
一些个波动
比如哪儿地震
可能传到上面来了
得到玻璃
波长很长的波纹
那么这些对液晶显示器
TF TLCD 都是有问题的
那么问题为什么对
对离子的沾污
另外什么
液晶显示器用的玻璃
不能添钾添钠
不能用石灰苏打玻璃
里边不能用一价
碱金属的离子是绝对要不能有的
再严格一点的
其他金属离子
也是不允许有的
这是为什么
因为液晶显示器
它是个电压器件
就是靠两边的加电压
或者说液晶显示器里边
那液晶材料本身
液晶层它是个电容在起作用
它是个电压器件
它是个电压器件就不能有离子
金属离子跑到液晶里边去
液晶里边去
它就不是电压器件了
变了个电流器件了
一旦电流通过液晶材料
液晶就失效了
因此对液晶显示器里边的清洗
或者用的材料要求非常严格
不能用浮法玻璃
那么用什么玻璃
用什么玻璃
用溢流法
溢流法 注意这是溢流法
溢流法就是说
我们看这是用一个金属铂
白金做的一个大槽子
要从底下把玻璃液打上来
使它漫过玻璃槽
形成一条幕
这个幕漫过来以后
两边流流流 合并到一块去以后
往下走的过程当中冷却
用的这种
这叫溢流法
注意 液晶显示器
用的玻璃
首先是材料上
不能用石灰苏打玻璃
第二条
也不能用一般的浮法
用什么
用溢流法
那么现在我们国内的生产线
平板显示器
大家伙都知道
我们现在进口的东西
从国外进口的东西
好像印象当中
进口最多的是石油 不然
现在进口最多的东西
第一大项是芯片
两千多万美元
第二大项是面板
液晶面板
第三大项才是石油
无论是芯片还是液晶面板
都牵扯到材料的问题
比方说液晶显示器的
做面板
其中关键的材料
最关键的材料
就是平板玻璃
平板玻璃
当然我们现在国内也建
建8.5代线 建好多
但是玻璃面板
它是一个瓶颈
这采取溢流法
说起来容易做起来难
因为玻璃板
液晶显示器的玻璃板
用的很薄
都是1点几
1.3 1.5 1.7
我们一般的台式监视器
用的那个液晶平板
0.6 0.7
手机 0.2 0.3
甚至最薄的
0.1毫米的玻璃
这要求是非常高的
对表面的光洁度 对纯度
等等这些要求是非常高的
那显示出来
玻璃本身
它并不是一个日常用的
玻璃杯 碗 瓶
它并不是这样
它里边牵扯到好多高新技术
在这里边
那么再看看
我在讲的
这个图看出来
这边是个浮法
最左边是浮法玻璃
这是常用的
中间图是下拉法
最右边图是溢流法
你们看溢流法
图上看的很清楚
是一个白金的
一个玻璃槽
从下边把玻璃打进去
像液体一样
拿泵打进去
然后使玻璃液
溢流流下来
像盛饭一样
盛满了往外流
流下来
流下来过程当中
往下边会合
会合的过程当中往下拉
拉的过程当中它也冷却了
靠自重
实现高质量的平板玻璃
这个说起来容易 做起来比较难
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准
-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业
-1.2 材料的作用
--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”
-1.2 材料的作用--作业
-1.3 材料科学与工程四面体
-1.3 材料科学与工程四面体--作业
-1.4 材料与创新
--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料
-1.4 材料与创新--作业
-本讲作业--作业
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布
--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道
--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则
-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业
-2.2 元素周期表反映元素的规律性
--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化
--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处
--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化
--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属
-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素
-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业
-本讲作业--作业
-3.1 材料性能与组织结构的关系
-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体
-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业
-本讲作业--作业
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢
-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业
-4.2 金属材料的组织结构
-4.2 金属材料的组织结构--作业
-4.3 铸锭及其组织
-4.3 铸锭及其组织--作业
-本讲作业--作业
-5.1 金属材料的加工
-5.1 金属材料的加工--作业
-5.2 钢材的热处理
--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择
--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂
-5.2 钢材的热处理--作业
-5.3 钢的强化机制
--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢
-5.3 钢的强化机制--作业
-本讲作业--作业
-6.1 粉体材料的性能
--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积
--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性
--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性
--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定
--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定
--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定
-6.1 粉体材料的性能--作业
-6.2 粉体的加工与处理
-6.2 粉体的加工与处理--作业
-6.3 粉体的应用
--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善
-6.3 粉体的应用--作业
-6.4 纳米材料
-6.4 纳米材料--作业
-本讲作业--作业
-7.1 陶瓷材料的定义和分类
-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业
-7.2 坯体成型
--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型
--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型
--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型
-7.2 坯体成型--作业
-7.3 陶瓷烧结
-7.3 陶瓷烧结--作业
-7.4 陶瓷材料的结构
-7.4 陶瓷材料的结构--作业
-7.5 结构陶瓷
--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02
--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN
-7.5 结构陶瓷--作业
-7.6 功能陶瓷
--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达
-7.6 功能陶瓷--作业
-本讲练习--作业
-8.1 玻璃的发展简史
-8.2 玻璃的定义和特征
-8.3 玻璃的加工
-8.1-8.3 小节练习--作业
-8.4 建筑及高铁用玻璃
--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业
-8.5 高技术玻璃
-8.5 高技术玻璃--作业
-本讲练习--作业
-9.1 何谓高分子和聚合物
-9.1 何谓高分子和聚合物--作业
-9.2 聚合物的合成
-9.2 聚合物的合成--作业
-9.3 从结构层次看聚合物
-9.3 从结构层次看聚合物--作业
-本讲练习--作业
-10.1 高分子材料性能与加工
--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑
--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型
--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造
-10.1 高分子材料性能与加工--作业
-10.2 胶粘剂和涂料
-10.2 胶粘剂和涂料--作业
-本讲练习--作业
-11.1 复合材料的定义和分类
-11.1 复合材料的定义和分类--作业
-11.2 增强材料和基体材料
-11.2 增强材料和基体材料--作业
-11.3 复合材料的应用
-11.4 天然复合材料
-11.5 生物材料
-11.3-11.5 节练习--作业
-本讲练习--作业
-12.1 磁性的来源
--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系
-12.1 磁性的来源--作业
-12.2 磁性材料的分类
-12.2 磁性材料的分类--作业
-12.3 磁畴和磁滞回线
-12.3 磁畴和磁滞回线--作业
-12.4 软磁材料与硬磁材料
-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业
-本讲练习--作业
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件
-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业
-13.2 薄膜制备——PVD法
-13.2 薄膜制备——PVD法--作业
-13.3 薄膜制备——CVD法
-13.3 薄膜制备——CVD法--作业
-13.4 薄膜的加工
--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)
-13.4 薄膜的加工--作业
-13.5 薄膜材料的应用
-13.5 薄膜材料的应用--作业
-本讲作业--作业





