硅酸盐玻璃是重要的基础材料之一。该玻璃系统成分复杂,各组分对玻璃结构及性能的调控规律一直是硅酸盐玻璃组分设计的研究热点,如:镁在玻璃中四、六配位的转化问题目前仍未得到明确的解答。通过组分设计和碱土离子替换,制备了SiO₂-Al₂O₃-Bi₂O₃-Fe₂O₃-Na₂O-K₂O-MeO（Me=Mg,Ca,Sr和Ba）系列硅酸盐玻璃样品,对玻璃的弹性模量、显微硬度、玻璃转变温度和粘度等性能进行了评测;利用核磁共振图谱、拉曼光谱、红外吸收光谱以及正电子湮灭寿命图谱对玻璃内部结构进行了详细的表征;在此基础上,详细探索了碱土金属离子替换时玻璃结构及性能的演化规律,并对玻璃性质演化的结构起源进行了分析。研究结果如下:（1）玻璃中碱土金属元素由钙替换为锶或钡时,玻璃样品的弹性模量、显微硬度和玻璃转变温度随着碱土金属离子半径的增大而逐渐降低,而镁、钙替换时玻璃样品性质演化没有遵循这一单调规律。拉曼光谱和红外吸收光谱结果表明,镁离子在玻璃网络结构中的作用与另三种碱土金属离子不同,钙、锶和钡为网络修饰体,而镁为网络中间体。这种变化导致了镁、钙替换时玻璃性质演化规律出现反常。同时利用正电子湮灭寿命图谱计算了四种玻璃样品的自由体积分数,发现含镁玻璃样品自由体积分数比含钙玻璃样品大,进一步验证了含镁玻璃网络聚合度比含钙玻璃样品要好,网络连接更完整。（2）玻璃熔体的粘度随着温度的升高而逐渐降低,在低温区（700⁸00K）,含镁玻璃粘度比含钙玻璃低;而在高温区（1450¹650K）,含镁玻璃粘度比含钙玻璃大。分别使用VFT方程、AG方程、AM公式和MYEGA方程拟合了玻璃熔体的粘度-温度关系,由方程参数计算了玻璃熔体的构型熵和强弱性。由含钡玻璃到含钙玻璃样品,由于碱土金属离子的场强增大,系统平均键能增大,同时玻璃内自由体积逐渐降低,提供给原子自由移动的体积减小,玻璃近程结构有序性增加,强弱性和构型熵均降低。含镁玻璃样品由于镁离子参与网络连接,而Mg-O键强要小于Si-O键,温度变化时,网络中的Mg-O更易断裂而发生结构破坏,因此强弱性和构型熵增大。本论文阐明了碱土离子替换对硅酸盐玻璃力学性能和熔体流变性质的影响,对指导硅酸盐玻璃生产工艺参数的优化具有一定的指导意义。