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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