本文确定了CaO-Al₂O₃-SiO₂（CAS）系玻璃的形成区域以及最佳机械性能成分点,并以此成分点为基质组分掺杂TiO₂、ZrO₂、CeO₂三种金属氧化物改性剂以及Li₂O玻璃助熔剂进行掺杂改性,并进一步研究了金属氧化物对CAS系玻璃网络结构、机械性能以及热学性能的影响,主要的研究结果如下:（1）发现93.9%（xCaO-yAl₂O₃-zSiO₂）-5%MgO-1%B₂O₃-0.1%Fe₂O₃（z=50-80%）玻璃其玻璃形成区为:x=10³5mol%,y=10³5mol%,z=50⁸0mol%;SiO₂以硅氧四面体[SiO₄]作为网络生成体,Al₂O₃作为中间体氧化物以[AlO₄]^-的形式参加网络,起到补网作用,CaO作为网络外体,给出游离氧的同时Ca²⁺能够进入网络空隙平衡电价。当玻璃组分为x=10%,y=25%,z=65,其机械性能最佳,抗弯强度、抗压强度以及抗压模量分别为74.05 MPa、312.84 MPa、163.96 GPa。（2）以上述所得最佳组分点为基质组分,分别单掺TiO₂、ZrO₂、CeO₂三种金属氧化物改性剂,发现当掺杂量分别为4mol%、4mol%、5mol%时,CAS系玻璃的网络结构得到不同程度的改善,从而展现出更为优越的机械性能。掺杂TiO₂引起新键Ti-O-Si的形成,连接硅氧孤岛结构,提高玻璃的机械性能;掺杂ZrO₂能够在一定范围内与[SiO₄]结合进入网络结构,增强玻璃的热稳定性和机械性能;CeO₂在玻璃中有两种价态,Ce³⁺离子能破坏化学键,使玻璃网络解聚,Ce⁴⁺离子能够以四面体的形式连接断网,增强玻璃的交联程度,从而增强玻璃的机械性能。（3）在上述基质组分基础上掺杂强助溶剂Li₂O探讨其对CAS系玻璃转变温度的影响,由于Li离子半径较小,能够更加充分的进入到网络空隙,提高玻璃的致密程度;但是Li原子外层仅有一个电子,具有很强的极化能力,在玻璃中会形成不对称中心,减弱硅氧键的强度。当Li₂O掺杂量为2mol%时,对基质组分的机械性能未产生负面影响,获得相对较低的玻璃转变温度为795.37℃。（4）取上述不同组的最佳组分点拉制玻璃纤维并制备玻璃钢,发现掺杂4mol%ZrO₂玻璃纤维对其性能的改善效果最为明显,130℃环境中固化的效果好于室温中固化,当玻璃纤维掺杂量为20wt%时,玻璃钢的硬度最高,显微形貌中玻璃纤维分布均匀,粘结面贴合紧密,能够显著提升玻璃钢的性能。