《玻璃工艺学》课程教学大纲

《玻璃工艺学》课程教学大纲课程名称（中文/英文）：玻璃工艺学/GlassTechnology课程类别：专业课课程性质：限选/学位课 适用专业：无机非金属材料工程（陶瓷玻璃材料方向）学时数：40 其中：实验学时：0学分数：2.5 考核方式：考试预修课程：材料物理化学教学参考书：赵彦钊编.玻璃工艺学.化学工业出版社.2006.9西北轻工业学院主编.玻璃工艺学.中国轻工业出版社.1995.4武汉建材学院主编.玻璃工艺学原理.中国建筑工业出版社.1981.12干福熹主编.现代玻璃科学技术.上海科学技术出版社.1988.10开课单位：纺织与材料工程学院无机非金属材料工程系课程简介：玻璃工业是无机非金属材料专业的重要分支，玻璃工艺学是材料工艺学的重要组成部分。本课程主要包括玻璃物理化学和玻璃工艺原理两大部分。在玻璃物理化学部分包含玻璃的结构与特性，玻璃的形成，玻璃和熔体的相变，玻璃的性质，玻璃的着色与脱色等内容。在工艺原理部分包含玻璃的原料，配合料的制备，玻璃的熔制，玻璃的缺陷，玻璃的成型，玻璃的退火与淬火等内容。玻璃物理化学是玻璃生产工艺的重要理论基础。玻璃组成、结构和性能之间的关系又是玻璃物理化学的精髓。在第一章主要论述了玻璃的五个特性、玻璃的结构学说，各种氧化物玻璃结构以及玻璃结构中阳离子分类及各种氧化物在玻璃中的作用。并且讨论了玻璃热历史对玻璃性能的影响；第二章主要讨论了玻璃形成的条件和氧化物玻璃的形成；第三章主要论述了玻璃和熔体的相变过程和影响因素，包括玻璃的析晶与分相的基本理论和微晶玻璃等相关知识；从第四章到第八章分别介绍了玻璃的粘度、玻璃的机械性能、玻璃的热学性能、玻璃的化学稳定性和玻璃的光学性能等；第九章对玻璃的着色和脱色做了系统的论述，阐述了玻璃着色的三大机理和影响玻璃着色的各种因素，介绍了玻璃脱色的基本方法，即物理脱色与化学脱色以及注意事项。从第十章到第十五章主要讲述玻璃生产的基本工艺原理。第十章讲述玻璃的各种原料，包括主要原料与辅助原料及碎玻璃等，重点介绍各种原料的作用和使用中注意的问题；第十一章讲述配合料制备的相关问题，包括原料的选择，组成设计、配料计算和配合料的混合与检验等；第十三章讲述玻璃熔制的五个阶段以及影响玻璃熔制的主要因素；第十三章讲述玻璃的三大缺陷——气体夹杂物、固体夹杂物和玻璃态夹杂物，主要介绍相关的概念、缺陷产生原因和鉴定方法等；第十四章主要讲述玻璃成型的性质，以及玻璃成型方法等；第十五章主要论述玻璃的退火与淬火，包括玻璃中的应力的产生和消除以及相关概念，玻璃的退火及淬火工艺等。本门课程对学生知识、能力和素质的培养目标：掌握玻璃物理化学的理论知识及其生产工艺过程，使学生具有玻璃行业工程师必备的工艺知识；培养学生从事玻璃工业生产技术管理与开发能力；培养学生自学能力和分析问题与解决问题的能力。第一章 玻璃结构（6学时）教学目的和要求让学生掌握玻璃结构的最基本理论知识，理解玻璃态的含义、玻璃态物质的特性、玻璃结构特点；要求学生熟练掌握玻璃成分、结构和性质之间的关系，并利用三者的关系解决实际问题。教学重点和难点本章重点是各种氧化物在玻璃中的作用及玻璃成分、结构、性质之间的关系及热历史对玻璃性质的影响。难点为玻璃的热历史对玻璃结构和性质的影响。教学内容一、玻璃态的特性二、玻璃结构学说三、硅酸盐玻璃结构、硼酸盐玻璃结构和磷酸盐玻璃结构四、玻璃结构中阳离子分类及各种氧化物在玻璃中的作用五、玻璃的热历史六、玻璃成分、结构和性能之间的关系第二章 玻璃的生成规律（1.5学时）教学目的和要求让学生掌握玻璃生成的基本规律；要求学生能够理解玻璃生成的热力学条件和动力学条件，掌握熔体结构、键性和键强对玻璃生成的作用，掌握最基本的几个氧化物三元系统玻璃形成图。教学重点和难点本章重点是玻璃生成的动力学条件，熔体结构、键性和键强对玻璃生成的作用。难点是T图的意义。教学内容一、热力学条件二、动力学条件三、熔体结构、键性和键强对玻璃生成的作用四、氧化物玻璃的生成第三章 熔体和玻璃体的相变（3.5学时）教学目的和要求让学生掌握熔体和玻璃相变的基本理论；要求学生能够熟练玻璃的均匀成核和非均匀成核的概念，掌握玻璃分相的基本概念和理论。教学重点和难点本章重点玻璃的均匀成核和非均匀成核的概念，掌握玻璃分相的基本概念和二元系统玻璃分相的机理。难点是分相的两种机理。教学内容一、熔体和玻璃体的成核过程二、晶体的生长与微晶玻璃三、玻璃的分相四、玻璃的析晶第四章 玻璃的黏度及表面性质（3学时）教学目的和要求让学生掌握影响玻璃粘度的因素和粘度在生产中的应用及计算方法。要求掌握温度、熔体结构和玻璃组成对玻璃粘度的影响，熟练掌握重要的粘度参考点及计算方法；掌握影响玻璃的表面张力的因素及其离子交换增强原理。教学重点和难点教学重点是影响玻璃粘度的因素和粘度参考点。难点温度对粘度的影响。教学内容一、玻璃的黏度二、玻璃的表面张力三、玻璃的表面性质第五章 玻璃的力学性能及热学性质（4学时）教学目的和要求使学生了解玻璃的主要机械性能以及影响机械性能的主要因素。掌握影响玻璃热膨胀系数的主要因素和玻璃受热冲击破坏的原因。教学重点和难点教学重点是断裂力学基本理论和影响玻璃机械性能的因素。难点是玻璃的理论强度与实际强度之间的关系和玻璃材料的断裂力学。玻璃热稳定性与热膨胀系数之间的关系。教学内容一、璃的机械强度二、玻璃的弹性三、玻璃的硬度和脆性四、玻璃的密度五、璃的热膨胀系数六、玻璃的热稳定性第六章 玻璃的化学稳定性（2学时）教学目的和要求掌握各种化学介质侵蚀玻璃的机理，了解提高玻璃的抗侵蚀能力的方法。教学重点和难点水、碱及大气对玻璃的侵蚀机理。教学内容一、璃的侵蚀机理二、影响玻璃化学稳定性的因素第七章 玻璃的电学、磁学性质（1学时）教学目的和要求掌握玻璃得到连原理和影响玻璃电导率的因素。教学重点和难点影响玻璃导电的因素。教学内容一、玻璃的电学性能二、玻璃的磁学性质第八章 玻璃的光学性质（2学时）教学目的和要求了解有关的玻璃光学性质，掌握影响玻璃折射率的主要因素及玻璃对红外和紫外产生吸收的原因。教学重点和难点组成对玻璃的折射率的影响。教学内容一、玻璃的折射率二、玻璃的光学常数三、玻璃对光的反射、吸收和透过四、玻璃的红外吸收和紫外吸收第九章 玻璃的着色和脱色（4.5学时）教学目的和要求了解彩色玻璃生产的意义，掌握玻璃的着色三种机理和玻璃脱色原理；教学重点和难点重点为玻璃的离子着色和化合物着色机理和玻璃脱色原理；难点为配位场理论。教学内容一、离子着色二、硫、硒及其化合物着色三、金属胶体着色四、玻璃的脱色第十章 玻璃的原料（3学时）教学目的和要求掌握常用的玻璃主要原料和辅助原料以及各种原料的作用；掌握碎玻璃在玻璃生产中作用和使用中注意的问题。教学重点和难点重点为玻璃的各种辅助原料的作用以及碎玻璃的使用等。教学内容一、主要原料二、辅助原料三、碎玻璃第十一章配合料制备（1.5学时）教学目的和要求掌握原料的选择原则、玻璃组成设计原则及配合料计算方法，掌握配合料的制备工艺工程。教学重点和难点重点是玻璃组成设计原则及配合料计算方法。教学内容一、原料的选择二、玻璃组成的设计和确定三、配合料计算第十二章 玻璃的熔制（2学时）教学目的和要求了解玻璃的熔制工艺过程，掌握玻璃熔制过程中的主要阶段和影响熔制的因素。教学重点和难点玻璃的澄清与均化过程。教学内容一、玻璃的熔制过程硅酸盐形成和玻璃形成二、玻璃的澄清与均化三、玻璃液的冷却四、影响玻璃熔制过程的因素第十三章玻璃体的缺陷（2学时）教学目的和要求掌握玻璃体中出现的三种主要缺陷的特征、产生原因和解决办法，使学生具备解决实际生产中出现问题的能力。教学重点和难点重点是玻璃中二次气泡产生的原因；各种结石的特点和产生原因。教学内容一、气泡二、结石三、条纹与节瘤第十四章 玻璃的成型（1.5学时）教学目的和要求掌握与玻璃成型有关的性质——玻璃的流变性和热学性质对成型的作用，了解成型过程和常用的成型方法。教学重点和难点玻璃的流变性和热学性质对成型的作