本課題以堿鋁硅玻璃為研究對象,使用二步法熔鹽化學(xué)強化工藝對玻璃進(jìn)行強化。在堿鋁硅玻璃基礎(chǔ)之上,分別在玻璃添加Li_2O、MgO、ZnO、B_2O_3、P_2O_5這五組氧化物,在1640℃熔制透明無雜質(zhì)的玻璃成品,經(jīng)澆鑄、退火、切割、磨拋制成樣品,系統(tǒng)探究了二步法熔鹽化學(xué)強化后玻璃組成對CS(CS,Compressive stress)、DOL(DOL,Depth of layer)及抗沖擊強度,以及玻璃的線熱膨脹系數(shù)、表面張力和黏度性能參數(shù)的影響作用規(guī)律。研究結(jié)果表明:1、玻璃化強后性能并不是隨著玻璃組成中Li_2O增加而增加,Li~+具有其特殊性(具有較小離子半徑及較大場強),建議組成設(shè)計中小于5wt%。在玻璃中添加半徑小、場強大的網(wǎng)絡(luò)外體MgO、ZnO能大幅增加玻璃化學(xué)強化后的CS,其中添加MgO后CS增加70%,添加ZnO后CS增加47%,但是DOL會下降。在玻璃中添加網(wǎng)絡(luò)形成體P_2O_5能同時使得玻璃CS與DOL提高25%以上。2、玻璃化學(xué)組成對二步法熔鹽強化后玻璃抗沖擊強度的影響方面,在玻璃中添加MgO、ZnO及P_2O_5能提高化學(xué)強化后玻璃抗沖擊強度,其中MgO、ZnO能提高玻璃抗沖擊強度60%以上,P_2O_5能提高抗沖擊強度17%,在玻璃組成中添加5wt%以下的MgO、ZnO及P_2O_5能使得玻璃抗沖擊性能提高。3、玻璃化學(xué)組成對線熱膨脹系數(shù)、表面張力、黏度有重要影響。堿鋁硅酸鹽的線熱膨脹系數(shù)與玻璃組成和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)關(guān)系密切。對玻璃線熱膨脹系數(shù)作用影響從大到小順序排列為:Li_2OZnOB_2O_3MgOP_2O_5,其中Li_2O、ZnO、MgO為增加膨脹系數(shù),B_2O_3、P_2O_5為減小膨脹系數(shù)作用,可以根據(jù)此規(guī)律來設(shè)計玻璃的組成。組成對表面張力作用復(fù)雜,隨著半徑小、場強大的網(wǎng)絡(luò)外體含量增加,玻璃表面張力增加,網(wǎng)絡(luò)形成體能降低玻璃表面張力。玻璃黏度對玻璃生產(chǎn)加工有指導(dǎo)意義,玻璃中加入一價堿金屬Li_2O能降低玻璃整體黏度,加入二價堿金屬MgO和ZnO都能降低玻璃高溫黏度,增加中溫和低溫黏度。
【學(xué)位單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN873;TQ171.1
【部分圖文】：

璃具有高硬度、高彈性模量、高透光的特性，還）工藝增強玻璃力學(xué)強度，常用于顯示設(shè)備屏幕蓋板玻璃）。另外，因為該玻璃品種的 Al2O3質(zhì)之為“高鋁玻璃”。示終端產(chǎn)品的輕薄化發(fā)展，蓋板玻璃厚度逐步而玻璃表面的格里菲斯微裂紋在受到力學(xué)作用時低玻璃力學(xué)強度，增加玻璃破碎的風(fēng)險，因此提決技術(shù)方向[3][5]。可使玻璃表面產(chǎn)生一層預(yù)壓應(yīng)力，可抑制格里菲而傳統(tǒng)一步法化學(xué)強化工藝的壓應(yīng)力深度（DOL，能滿足極端條件下抵抗外力沖擊的作用（如圖 ressive stress）和壓應(yīng)力深度是表征評價玻璃化學(xué)高玻璃 CS 與 DOL 是增加玻璃強度的手段，特玻璃耐劃傷與抗沖擊性能。

圖 1-2 高溫法離子交換示意圖Fig.1-2 Schematics of high temperature ion exchange是指將玻璃放置在低于玻璃 Tg 溫度之下的熔鹽中對玻璃利用熔鹽中的大半徑離子去交換出玻璃表面的小半徑離子交換離子半徑較玻璃基體大，在玻璃表面會產(chǎn)生“擠塞”力，起到提高玻璃強度的效果[14]。其壓應(yīng)力大小取決于效應(yīng)見式(1-2)：σ =13( 1 ) —表面壓應(yīng)力，MPa—彈性模量，MPa—泊松比—離子交換前后體積變化百分比是在低于玻璃轉(zhuǎn)變溫度 Tg 下，利用熔融硝酸鉀（KNO3

圖 1-3 低溫法離子交換示意圖[15]Fig.1-3 Schematics of low temperatureion exchange照離子交換機制來劃分，化學(xué)強化也有兩種，第一種玻璃表面大半徑離子（小換大）；第二種是熔鹽中大徑離子（大換�。｛}強化工藝主要存在三種組合方式，按第一步化學(xué)強強化溫度和機制來分：1）高溫強化(小換大)＋低溫強用鈉鋁硅（Na2O-Al2O3-SiO2）玻璃進(jìn)行二步法強化璃放入 80mol%硫酸鋰（Li2SO4）與 20mol%氯化鋰/12h，然后第二步將經(jīng)過第一步處理后的玻璃在 353）熔鹽中強化 1h，化學(xué)強化后玻璃的研磨強度為 )＋低溫強化(大換小)，Eppler 和 Garfinkel[17]于 19-P2O5-SiO2）體系玻璃在 750℃時，放入含有 75mol%硫酸鈉（Na2SO4）的混合熔鹽中強化 1/6h，然后將經(jīng)過

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本文編號：2817659