玻璃工藝學的案例
簡析玻璃鋼模具制造工藝
玻璃鋼模具技術是生產大量玻璃鋼產品必不可少的。玻璃鋼功能極多，經久耐用，且用途廣泛，可用于住宅、工作場所、道路等其它領域中。玻璃鋼型材可有效減少室內取暖費，將其降至最低。玻璃鋼窗框和玻璃鋼門可減少熱量流失。玻璃鋼游泳池生產商可為其產品提供終身保修服務。玻璃鋼為車輛修理提供了理想材料，可用來生產車身部件替代產品。
在適宜的環境下，如果將其與樹脂正確混合在一起，在足夠高的溫度下，玻璃纖維材料具有極高的可塑性。就是這種流動性產生了模具最初所需的流動性。樹脂和纖維溫度降下來后，變得異常堅固。玻璃纖維和樹脂復合物強度極高。由于玻璃纖維具有高強度特性，尤適于門、船舶、儲存重型材料的庫房。
要生產玻璃鋼模具，需要有母模，即產品實樣。母模也就是人們所希望生產產品的精確復制品。在模具上制作的膠衣層可應用于母模上，涂抹一層潤滑劑非常重要，制造完畢，這層潤滑劑可有助于模具順利從母模中脫落下來。一般情況下，這些潤滑劑是一些蠟狀物質，有時也使用其它一些材料用作潤滑劑。模具脫落后，蠟狀物潤滑劑對模具造成的損害最小。
使用玻璃鋼模具之前，需要使用滾筒移除氣泡。如果不將氣泡移除掉，模具強度將會降低，可導致模具生產的產品易于彎曲，至少會減少產品的尺寸。玻璃纖維層涂于模具的表面，旨在提高產品強度。玻璃纖維和樹脂凝固后，可將模具移開。使用楔型物將模具從母模中移開。
當然，玻璃鋼模具是所要生產產品的底板。玻璃鋼模具可用于生產固體產品。 一旦生產出一個產品，就有可能進一步生產出這種產品的模具，進而可大量生產這類產品。當然，所面臨的最大挑戰是如何自動將成品從玻璃鋼模具中脫開。（摘自復材在線）
展開 超白超厚浮法玻璃生產工藝技術探討！
超白玻璃以往多以小噸位的超白壓延線生產為主，隨著超白玻璃市場需求量的大幅度增長，大噸位的超白浮法玻璃生產線不斷地出現。但是，浮法生產超白玻璃難度大，尤其生產15 mm以上超白超厚玻璃，其成形、退火和切割等一系列技術問題，使得企業工業化生產難度更大。首先在原料方面，主要有：石英砂、白云石、石灰石、純堿、氫氧化鋁、芒硝、碳粉、碎玻璃、澄清劑、脫色劑等，并且在其稱量、混合及輸送過程中要嚴格控制引入雜質鐵，根據所生產的基本玻璃組分準確稱量各原料，經混合機混合由皮帶輸送至熔窯。其次在熔窯結構上，其池底加深100～300 mm，池底不同部位設置多級臺階，加強玻璃液的對流和控制玻璃液回流;設計電輔助加熱系統，超白玻璃熔化熱點溫度應保持在l 580～l 600℃，成形高溫區選擇950～830℃，優選880～830℃的溫度范圍，但要求逐漸增厚，避免速比太大。關于退火方面，主要有2個難題：①由于玻璃是熱的不良導體，在超厚玻璃冷卻過程中必然存在板芯與玻璃板表面溫差大，玻璃帶的芯部難以冷卻的問題。②用拉邊機法生產超厚玻璃，完全依靠拉邊機來堆厚，使得拉邊機的角度、速度和壓入玻璃的深度增加;齒印外的玻璃邊較寬，玻璃邊較涼，使得邊部壓應力增加;造成縱炸、劈邊、清邊困難;這就是玻璃帶橫向溫差過大帶來的問題。要改善這些問題，要做到降低殘余應力B區的冷卻速率、降低拉引量、減少橫向溫差、分隔退火窯各區、改善玻璃邊部溫度偏低的問題，適當使用電加熱來改善玻璃帶兩側的溫差，穩定退火制度。只有做到以上幾點，才能生產出高品質的超白超厚浮法玻璃。
高透明水晶樹脂
https://www.hongyantu.com/index.php?r=landing/index&id=szjgb
展開 淺談汽車用玻璃鋼材料及其制造工藝
1.5 拉擠成型工藝
拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化、連續不斷地生產長度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產各種相同斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、葉片等）等。
拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是：生產過程完全實現自動化控制，生產效率高；拉擠成型制品中纖維含量可高達80％，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高；制品縱、橫向強度可任意調整可以滿足不同力學性能制品的使用要求；生產過程中無邊角廢料，產品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質量穩定，重復性好，長度可任意切斷。
拉擠成型工藝的缺點是:產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度不高。但近年來使用纖維布和復合氈拉擠后橫向強度得到了提高。
1.6 熱塑性復合材料成型工藝
熱塑性復合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強各種熱塑性樹脂的總稱，國外稱為FRTP（Fiber Rinforce thermoplastics）。從生產工藝角度分析，熱塑性復合材料分為短纖維增強復合材料和連續纖維增強復合材料兩大類。短纖維增強熱塑性復合材料的研究和生產始于50年代。進入70年代后，熱塑性復合材料得到快速發展，美國、法國的公司研究成功連續纖維增強聚丙烯片狀模塑料。
展開 專家實踐匯總：水玻璃型殼鑄造工藝的六大缺陷分析
①水玻璃的模數M=3.0～3.4，密度ρ=1.30～1.33 g/cm3配制的加固層涂料。
②采用合理的涂料配制工藝，并執行涂料的“配比-溫度-粘度”曲線。
③采用合理的硬化工藝，控制硬化劑的“濃度-溫度-硬化時間”；或選用氯化鋁代替氯化銨硬化型殼。
④合理的制殼工藝，如涂料粘度與撒砂粒度的合理配合，硬化工藝參數要確保型殼充分硬化。
⑤采取措施增加型殼強度，如常用的增加型殼層數，或采用復合型殼等；必要時大件型殼可用鐵絲加固等。
（2）蠟模浸入檢驗合格的涂料中，上下移動和不斷地轉動，提起后滴去多余的涂料，使涂料均勻地覆蓋在模組的表面上；不能出現涂料的局部堆積或缺少涂料（漏涂）；并及時、均勻撒砂。
（3）適當提高脫蠟液的溫度，控制在95～98℃；縮短脫蠟時間，以15～20min，不超過30min為宜；水玻璃型殼脫蠟的要點：高溫快速。必要時，改進脫蠟方法。
（4）選用合理的焙燒工藝，氯化銨硬化的型殼焙燒溫度T=850～900℃，時間0.5～2h；并嚴格執行；必要時，采用階段升溫，或冷卻；型殼焙燒不能超過兩次。
焙燒良好的型殼呈白色、粉白色或粉紅色；焙燒不良的型殼呈深色或深灰色，表示型殼殘留較多的碳分。
（5）清理澆口杯時應仔細，避免機械損傷；必要時，改進澆口杯的結構。
二、型殼變形
特征：型腔的尺寸不符合圖樣要求，如圖3所示。
展開 
專家實踐匯總：水玻璃型殼鑄造工藝六大缺陷分析
①水玻璃的模數M=3.0～3.4，密度ρ=1.30～1.33 g/cm3配制的加固層涂料。
②采用合理的涂料配制工藝，并執行涂料的“配比-溫度-粘度”曲線。
③采用合理的硬化工藝，控制硬化劑的“濃度-溫度-硬化時間”；或選用氯化鋁代替氯化銨硬化型殼。
④合理的制殼工藝，如涂料粘度與撒砂粒度的合理配合，硬化工藝參數要確保型殼充分硬化。
⑤采取措施增加型殼強度，如常用的增加型殼層數，或采用復合型殼等；必要時大件型殼可用鐵絲加固等。
（2）蠟模浸入檢驗合格的涂料中，上下移動和不斷地轉動，提起后滴去多余的涂料，使涂料均勻地覆蓋在模組的表面上；不能出現涂料的局部堆積或缺少涂料（漏涂）；并及時、均勻撒砂。
（3）適當提高脫蠟液的溫度，控制在95～98℃；縮短脫蠟時間，以15～20min，不超過30min為宜；水玻璃型殼脫蠟的要點：高溫快速。必要時，改進脫蠟方法。
（4）選用合理的焙燒工藝，氯化銨硬化的型殼焙燒溫度T=850～900℃，時間0.5～2h；并嚴格執行；必要時，采用階段升溫，或冷卻；型殼焙燒不能超過兩次。
焙燒良好的型殼呈白色、粉白色或粉紅色；焙燒不良的型殼呈深色或深灰色，表示型殼殘留較多的碳分。
（5）清理澆口杯時應仔細，避免機械損傷；必要時，改進澆口杯的結構。
二、型殼變形
特征：型腔的尺寸不符合圖樣要求，如圖3所示。
展開 專訪沃格光電董事長：深耕玻璃加工核心工藝，緊抓Mini LED商機拓發展
所以從這個角度上講，直顯的玻璃基應用，我們覺得也會在明年出現，目前我們公司在積極配合，與友商開展這方面的研發工作。
CINNO：
接著您剛才講的，公司認為Mini LED技術將會在哪些市場占據主導地位，并且公司為此做了哪些努力呢？有做哪一些技術方面的儲備呢？
沃格光電易偉華：
公司本部主要是圍繞著Mini LED玻璃基板開展相關研發工作。Mini LED玻璃基板有兩個比較大的開發需求，一個是做特種鍍膜，也就是基于PM方案大電流所需要的厚銅鍍膜，我們大約在三年前就收到客戶開發邀約，在玻璃上用PVD做銅制程。所以，在一年半前，我們正式開始啟動Mini LED玻璃基板的整體研發，自己做整個燈板的設計。銅與玻璃的結合性不好，又極易氧化，還包括疊層技術等，這里面有很多的工藝技術難點，所以我們在開發過程中不斷地攻破。目前我們基本解決了厚銅鍍膜與基材有效地結合以及銅膜層抗氧化防護等問題。第二個就是玻璃加工，例如巨量打孔，行業里大家更關注的是巨量轉移，其實巨量轉移對應的基板技術之一就是巨量打孔，這個在PCB生產過程當中不是難題，但在玻璃加工當中就是難度非常大的一個工藝，先不說打孔本身的加工難度，單就孔壁金屬化導通我們就研究了相當長的時間才攻克，并具備了巨量微米級通孔加工的能力，目前正在量產化設備改進以及工藝優化當中。我剛才在前面說到了沃格核心技術優勢，一個是玻璃的精細加工，第二個是玻璃的特種鍍膜，而恰恰這兩項技術就是Mini LED基板最核心的需求。
現在有很多公司都參與到Mini LED行業中來，但是產業鏈上還有一個很大的痛點。我們在市場和技術調研中發現很多生產Mini LED的公司難有合適的玻璃基板資源進行產品開發和轉量產。
展開 OPPO find X、華為 P20、三星 s9都會用到的玻璃表面裝飾工藝大全
（Credit：Hari Om Laser）
（Credit：Merriment Design）
要完成產品和材質完美結合，帶來和諧的感受，就需要利用不同工藝技術、不同材質的玻璃材料，將設計和工藝的結合。
lsdyna近場動力學分析-鋼球撞夾層板玻璃
而近場動力學方法將物體離散成一系列空間域內的物質點，一個物質點的狀態被在一個有限半徑的區域內的物質點所影響，采用積分方程描述物質點的運動，該理論突破了連續性假設和空間微分方程在不連續問題上出現的求解瓶頸。
為三維固體材料的破壞行為提供了一種新的思路，采用非連續型網格，采用section solid peri界面，材料采用292號elastic peri材料，一般用于脆性材料，玻璃，水泥，硬塑料等，g是材料破壞參數，當問題已壓縮破壞為主時，輸入gs，一般gs=2*gt，對于其他問題，gs空著不填
模型簡介如下：夾層板上下為玻璃，采用mat_elastic_peri材料，中間為PC板，球以30m/s的速度撞擊平板，觀察平板的版型和應變。
效果如下：
最后給大家附上免費的k文件供大家學習。
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付費內容為算列，求解文件無版本限制，另有答疑服務。
《Nature Commun》：化學鍵在結晶和玻璃化動力學方面的潛力
然而，結晶和玻璃化動力學的設計規則，仍然缺乏預測能力。
在此，來自德國亞琛工業大學的Matthias Wuttig等研究者，利用泵浦探針激光裝置和量熱法確定了相變材料中這些過程的化學計量學趨勢，即沿著GeTe-GeSe、GeTe-SnTe和GeTe-Sb2Te3偽二元線。相關論文以題為“The potential of chemical bonding to design crystallization and vitrification kinetics”發表在Nature Communications上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25258-3
過冷的液體冷卻后，要么結晶，要么形成玻璃態。結晶和玻璃化，都是具有深遠技術意義的課題，并提供了令人興奮的科學挑戰。這些工藝具有重要的經濟意義，例如：生產聚合物塑料、為(光電)電子產品生長單晶、使鋼硬化以及使巧克力具有合適的稠度。因此，設計結晶和玻璃化動力學是非常必要的。近二十年來，隨著大塊金屬非晶和采用玻璃-晶體轉變的相變材料的出現，非晶形成能力受到了廣泛的關注。從理論上講，玻璃化作用和結晶作用是相互獨立的，但最近的研究揭示了這兩種現象之間的基本聯系。
實現定制化結晶和玻璃化動力學的一個可能的方法，是對結晶和玻璃化動力學如何依賴于組成原子之間的化學結合，有基本的了解。有趣的是，離子共價系統(如SiO2)和金屬系統(如單質金屬和金屬合金黃銅和青銅)的玻璃化效果，存在顯著差異。雖然SiO2是一種很好的玻璃成型劑，但金屬的結晶速度非常快，因此，制造金屬玻璃非常具有挑戰性。直到最近，才達到了用金屬元素制作金屬玻璃所需的巨大冷卻速度。
展開 ANSYS Workbench顯式動力學實例 | PVB玻璃的沖擊仿真
1
問題描述
PVB玻璃中間含有PVB（聚乙烯醇縮丁醛）夾層，在沖擊時具有優異的吸能及粘附玻璃碎片的特性。現在根據實驗需要，進行鋼球與玻璃的碰撞分析。鋼球與以1m/s的速度撞擊玻璃，通過仿真確定撞擊過程中玻璃的變形和受力變化。
2
問題分析
這是一個典型的碰撞事件，時間短暫，只有5毫秒，需要使用顯式動力學分析模塊。建模時鋼球與玻璃間有很小的間隙，直接給指定的初速度。
3
分析過程
1.創建顯式動力學分析系統。
2.設置材料屬性：根據下表中所示的參數，建立兩種材料類型
表1 材料參數
類型
彈性模量(MPa)
泊松比
Windows
100000
0.23
PVB
280
0.495
3.創建幾何模型：使用SCDM建立幾何模型，模型如下圖所示，玻璃魚PVB的厚度關系見下表。因為PVB與玻璃膠粘中一起，在分析時，采用同一PART，共享拓撲形式。
4.設置連接關系：玻璃夾層之間直接共享拓撲，無需建立接觸對連接，只需要指定鋼球與玻璃間的相互作用關系即可
5.劃分網格：采用多域網格劃分形式，設置玻璃各夾層網格大小為2mm，劃分好網格如下圖所示。
6.設置邊界條件：對玻璃底部四個邊界施加固定約束，給定鋼球的初始速度為1m/s。
7.求解：計算時間為0.005s
8.結果后處理：提取出整體及各部分的應力隨時間的變化曲線以及各部分應力分布情況。
展開 
小分子玻璃中的分層老化路徑和熱力學轉變跡象
當液體被過冷, 液體的結構平衡時間
τ
eq在接近玻璃化轉變溫度
T
g附近時迅速增加, 使得液體在溫度降到
T
g以下時從動力學角度看束縛在非平衡的玻璃態中. 當在
T
g以下退火時, 這個玻璃態逐漸弛豫到平衡態. 越來越多的證據表明這個弛豫的過程非常復雜, 而且受到勢能景圖的影響.
華中科技大學于堯課題組與北卡羅來納州立大學教堂山分校吳越課題組合作研究，通過研究不同的小分子玻璃形成系統發現從玻璃轉變到過冷液體的過程中出現了一個分層的老化路徑. 本工作近期發表于Science China Materials.
圖1 自由能變化示意圖
通過差示掃描量熱儀實驗發現在
T
g以下退火時, 玻璃態先進入到一個暫時的亞穩態過冷液體. 在
T
g以下, 這個液體的焓值稍微比平衡態過冷液體高. 通過拉曼散射測量結構的實驗同樣證實了這個發現.
這個暫時的亞穩態到穩態過冷液體的轉變動力學在溫度
T
sp處表現出了熱力學轉變的特征, 并且導致了一系列反常現象比如在脆性指數圖上出現的類相變行為.
這些發現暗示了過冷液體的自由能景圖在接近
T
g的時候變得復雜而且具有質的變化, 同時對玻璃化轉變過程有很明顯的影響.
該研究成果最近發表于Science China Materials, 2018, doi:10.1007/s40843-018-9382-5。
展開 香港城大呂堅院士團隊《AFM》：高熵金屬玻璃電化學析氫！
圖4.電化學行為。在掃描速率為5 mV s-1下，a, 1.0 M和b, 0.1 M KOH溶液中HEMG及對照組的極化曲線；c，Tafel slopes；d，電化學HER活性比較;e，HEMG在1.0 M和0.1 M KOH溶液反應穩定性。
圖5. DFT模擬。a，Pt5Pd3P2納米晶不同局域配位環境引起的吉布斯自由能(ΔGH*)變化;b，在Pt3Pd2和Pt5Pd3P2納米晶表面的Pt-Pd-Pd空心位點上H*吸附的局部化學環境與相應的ΔGH*數值；c，(b)中相鄰環境不同的Pt-Pd-Pd位點的d-PDOS;黑色虛線表示費米能級、黑色實線、棕色實線和虛線突出顯示相應的d帶中心。d，無P配位和e, 有P配位的電子密度差比較;紅色和藍色分別表示電子的消耗和富集，單位為e/?3。
本工作采用簡便、可大規模生產的單輥甩帶法(百萬噸級)制備了高熵金屬玻璃合金催化劑（原子成分為PdPtCuNiP）用于在堿性和酸性條件下電化學析氫行為研究。此合金作為電解水催化劑，在催化效率和穩定性方面均表現出良好的催化性能。實驗表明，通過一步脫合金的方法形成的納米海綿狀多孔形貌，同時伴有納米晶形成并富集在孔周圍，極大地提高了電化學活性位點。此外，通過DFT計算證實，脫合金誘導在表面自發形成的納米晶同時在水分子分解和H*的吸附/解吸過程中可有效降低其能量勢壘。本研究為設計高效、穩定的電解水合金催化劑提供了直接的實驗理論依據，更重要的是為設計亞穩態金屬合金催化劑在能源催化領域的廣泛應用提供了新的思路。
【作者簡介】
賈喆博士（第一作者）：現任澳大利亞新南威爾士大學博士后研究員（UNSW Faculty Supported Postdoc Fellow）。
展開 硅酸鹽晶體成核—用于模擬結晶動力學的隱式玻璃模型
預測玻璃-陶瓷材料中的晶體成核行為對于構造新材料十分重要。由于成核和生長過程十分復雜，模擬晶體微結構演變，著實是一種挑戰。
來自美國康寧公司、賓州州立大學和阿貢國家實驗室的跨學科團隊，發展了隱式玻璃模型（IGM），其采用廣義Born模型，用連續介質等效地替換了玻璃，使得模擬可以集中于研究原子生長團簇以及可作為異相成核位點的未溶解雜質的演變過程。他們將IGM模型應用于幾種不同的系統，即二元硅酸鋇、二元硅酸鋰和三元鈉鈣硅酸鹽，并基于已有相圖驗證了他們模擬得到的化合物。此外，他們還預測了偏硅酸鋰的形核團簇，并用SEM觀察了成核的結構，發現模擬得到的結構與實驗測量結果相符，從而證明了IGM模型用于晶體形核模擬的有效性。該文近期發表于npj Computational Materials4:59(2018)。
該文近期發表于npj Computational Materials 4: 59 (2018)，英文標題與摘要如下，點擊左下角“閱讀原文”可以自由獲取論文PDF。
Implicit glass model for simulation of crystal nucleation for glass-ceramics
Matthew E. McKenzie, Sushmit Goyal, Troy Loeffler, Ling Cai, Indrajit Dutta, David E. Baker & John C.
展開 分子動力學模擬微觀結構對金屬納米玻璃塑性變形行為的影響
【引言】
金屬納米玻璃是納米尺度上玻璃態材料。納米玻璃顆粒冷壓實后，可以獲得玻璃-玻璃界面連接形成的金屬納米玻璃。最近，計算機模擬和能量色散X射線光譜方法證明，晶粒內部和界面之間存在成分梯度。金屬納米玻璃性質與玻璃-玻璃界面密切相關，但是結構無序和界面寬度窄，加劇了研究難度。模擬金屬納米玻璃的變形機理發現，晶粒尺寸影響塑性響應，結構從非定域變形到剪切帶的過渡。玻璃-玻璃界面的缺陷短程有序充當了剪切轉變區的成核位點。在納米玻璃制備方面，即顆粒的惰性氣體冷凝和冷壓實，預測玻璃-玻璃界面中的缺陷短程有序也受到了變形過程的影響。本文通過分子動力學研究發現，玻璃狀顆粒固結后，納米玻璃界面是接觸區域中拓撲不匹配和剪切過程，這種粒子衍生模型明顯不同于現有的體相衍生微觀結構模型。本文也分析了金屬納米玻璃的整體變形行為與微觀結構和界面特性的相關性。
【成果簡介】
近日，德國達姆施塔特工業大學的Omar Adjaoud（通訊）作者等人，采用分子動力學模擬方法，研究了微觀結構對Cu64Zr36納米玻璃塑性變形行為的影響。分析了兩種制備納米玻璃的方法：一種是化學均勻和不均勻的納米顆粒冷壓獲得的納米玻璃；另一種是體相衍生的多面體組裝而成的納米玻璃。對兩種類型的微結構研究發現，顆粒衍生的納米玻璃的界面體積分數明顯高于體相衍生的納米玻璃的界面體積分數。兩種玻璃的單軸載荷具有不同的塑性響應：顆粒衍生的樣品在屈服時，沒有應力下降，應變局部化非常小和沒有應變軟化；大塊衍生的樣品出現應力下降，應變軟化和大的局部應變。這與兩種玻璃的玻璃-玻璃界面結構的不同類型有關。因此，金屬納米玻璃的宏觀變形行為與玻璃-玻璃界面結構和拓撲結構密切相關，而玻璃-玻璃界面的結構和拓撲結構又與加工工藝有關。
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