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第1章 概述 1

1.1 石英玻璃的品种 2

1.2 石英玻璃的性能 3

1.2.1 力学性能 3

1.2.2 热学性能 3

1.2.3 光学性能 7

1.2.4 电学性能 8

1.2.5 化学性能 9

1.2.6 耐辐照性能 9

1.3 石英玻璃的应用 10

2.1.1 天然水晶原料的矿产资源概况 13

2.1 天然水晶和硅石矿产资源分布 13

第2章 石英玻璃用的原料 13

2.1.2 硅石原料的矿产资源概况 14

2.2 天然水晶和硅石的特性及用途 15

2.2.1 天然水晶和硅石的特性 15

2.2.2 天然水晶和硅石的用途 15

2.3 天然水晶和硅石中的杂质 17

2.3.1 石英晶体矿物生长过程中赋存杂质 17

2.3.2 工艺过程污染的杂质 20

2.3.3 杂质对石英玻璃质量的影响 20

2.4 天然水晶原料和硅石原料的处理工艺 21

2.4.1 普通石英玻璃原料生产工艺 21

2.4.2 天然水晶原料生产工艺 22

2.4.3 电光源用石英玻璃原料生产工艺 23

2.4.4 半导体用石英玻璃原料生产工艺 23

2.5 合成石英玻璃用原料 24

2.6 硅石原料处理部分工艺过程介绍 25

2.6.1 选矿 25

2.6.2 水淬 26

2.6.3 浮选 26

2.6.4 酸洗 28

2.6.5 磁选 28

2.7.4 电选 29

2.7.3 超导选 29

2.7.2 氯化处理 29

2.7.1 高温真空处理 29

2.7 硅石原料部分提纯工艺介绍 29

2.7.5 超声波处理 30

2.7.6 掺杂提纯 30

2.7.7 精馏提纯 30

2.7.8 吸附提纯 31

2.7.9 生产环境 31

2.7.10 检验设备 31

2.8 美国IOTA料 32

2.8.1 美国尤尼明公司的矿源 32

2.8.2 IOTA石英原料 32

2.8.3 IOTA石英原料中的杂质 33

2.8.4 IOTA石英原料的品种和质量要求 34

2.9 结束语 36

第3章 石英玻璃的熔制工艺 37

3.1 电熔工艺 37

3.1.1 真空电熔工艺 37

3.1.2 二步法熔制工艺 39

3.1.3 连续熔制工艺 43

3.2 气炼工艺 45

3.2.1 粉料气炼直接制管或透明坩埚 45

3.2.2 粉料气炼制砣工艺和装备 46

3.2.3 粉料气炼热顶成型厚壁管工艺和装备 58

3.2.4 粉料气炼制砣再热顶成型厚壁管工艺和装备 60

3.3.2 CVD工艺 61

3.3.1 引言 61

3.3 合成石英玻璃制造工艺 61

3.3.3 VAD合成工艺 65

3.4 高频等离子火焰熔制合成石英玻璃砣及粉料厚壁管 66

3.4.1 高频等离子体生成原理和设备 67

3.4.2 立式熔制实心砣 70

3.4.3 卧式熔制厚壁管 72

3.5 掺杂石英玻璃 72

3.5.1 掺杂石英玻璃的掺杂方法 72

3.5.2 掺杂石英玻璃的熔制 73

3.5.3 掺杂石英玻璃的光谱特征 73

3.5.4 掺杂石英玻璃的应用 74

4.1.1 灯工二次成型 77

第4章 石英玻璃深加工 77

4.1 石英玻璃热加工 77

4.1.2 扩管技术 79

4.1.3 其他仪器吹制技术 82

4.1.4 火焰抛光技术 82

4.2 石英玻璃冷加工 84

4.2.1 石英玻璃的加工性 84

4.2.2 金刚石工具 84

4.2.3 加工机床与工艺 87

4.3 石英玻璃热处理 92

4.3.1 均化处理 92

4.3.2 退火处理 94

4.3.3 脱羟处理 97

第5章 电弧法生产石英坩埚技术 101

5.1 生产原理 103

5.2 工艺参数的确定 104

5.2.1 起弧电压和电流 104

5.2.2 电弧电流和电极直径 104

5.2.3 熔制时间的确定 104

5.2.4 真空制度的确定 105

5.2.5 成型棒尺寸的确定 105

5.3 工艺操作要领 105

5.3.1 熔制或起弧熔制前注意事项 105

5.4 毛坯坩埚的切磨冷加工 106

5.3.2 起弧熔制过程中须做到 106

5.6 电弧用石墨电极的质量控制标准 107

5.6.1 电弧电极 107

5.5 清洗包装技术 107

5.6.2 石墨模具 108

5.7 新技术的采用 108

5.7.1 坩埚表面的碳酸钡涂层 108

5.7.2 喷涂技术 109

5.7.3 其他新技术 110

第6章 石英玻璃纤维及石英玻璃棉 113

6.1 石英玻璃纤维的发展历史 113

6.3 石英玻璃纤维的制备 114

6.3.1 连续石英玻璃纤维 114

6.2.1 连续石英玻璃纤维 114

6.2.2 石英玻璃棉 114

6.2 石英玻璃纤维的分类 114

6.3.2 石英玻璃棉 118

6.4 影响石英玻璃纤维产品质量的因素 118

6.4.1 原料 118

6.4.2 石英玻璃棒 118

6.4.3 熔制拉丝 119

6.4.4 浸润剂 119

6.5 石英玻璃纤维的性能 119

6.6.2 透波材料的增强材料 121

6.6.1 耐烧蚀材料的增强材料 121

6.6 石英玻璃纤维的应用 121

6.6.3 高温隔热材料 122

6.6.4 覆箔板的增强材料 122

第7章 石英玻璃性能及测试 123

7.1 机械性能 123

7.1.1 石英玻璃的密度 123

7.1.2 石英玻璃的抗压强度 124

7.1.3 石英玻璃的抗拉强度 124

7.1.4 石英玻璃的抗弯强度 125

7.1.5 石英玻璃的弹性模量 125

7.2 热学性能 126

7.2.1 热膨胀系数 126

7.1.7 石英玻璃的泊松比 126

7.1.8 石英玻璃的刚性模量 126

7.1.6 石英玻璃的硬度 126

7.2.2 热稳定性 127

7.2.3 石英玻璃的比热容 127

7.2.4 石英玻璃热导率 128

7.2.5 石英玻璃的黏度 128

7.2.6 石英玻璃软化点 129

7.2.7 石英玻璃的应变点 129

7.2.8 石英玻璃的玻璃化温度 130

7.2.9 石英玻璃的析晶 130

7.3.2 介电常数 131

7.3.1 电阻率 131

7.3 电学性能 131

7.3.3 介电损耗系数 132

7.3.4 绝缘强度 132

7.4 化学性能 132

7.4.1 溶液 132

7.4.2 固体物质 134

7.4.3 气体和蒸气 135

7.5 光学性能 135

7.5.1 光谱曲线 135

7.5.2 石英玻璃折射率 136

7.5.5 耐辐照性 139

7.5.4 应力双折射 139

7.5.3 光学均匀性 139

7.6 转变现象 141

7.7 气体和离子的扩散 143

第8章 石英玻璃在电光源行业中的应用 145

8.1 电光源介绍 145

8.1.1 简史 145

8.1.2 电光源的分类 146

8.1.3 电光源的性能指标 146

8.2 石英玻璃在电光源方面的应用 147

8.2.1 石英玻璃电光源主要产品 147

8.2.2 几个主要代表性产品 147

8.2.3 典型电光源的应用场合 148

第9章 石英玻璃在光纤行业生产中的应用 151

9.1 前言 151

9.2 光纤预制棒和光纤的生产 151

9.2.1 光纤生产变迁 151

9.2.2 制棒技术简介 152

9.3 石英玻璃在光纤制造中的主要应用 154

9.3.1 高纯石英玻璃基管 154

9.3.2 高纯石英玻璃套管 154

9.3.3 石英玻璃辅材 154

10.2.1 石英玻璃在半导体行业的应用 157

10.2 石英玻璃的应用 157

10.1 引言 157

第10章 石英玻璃在电子信息、半导体行业的应用 157

10.2.2 石英玻璃在电子信息产业的应用 161

10.2.3 石英玻璃在光学及其他行业的应用 162

第11章 石英玻璃在航空航天行业中的应用 165

11.1 制作太空天文望远镜 165

11.2 太空用激光反射镜 165

11.3 卫星及飞船上应用 166

11.4 太空摄像机 167

第12章 石英玻璃在其他行业中的应用 169

12.1 在雷达上的应用 169

12.2 在化工行业中的应用 170

参考文献 173