高鋁硅酸鹽玻璃化學(xué)強(qiáng)化研究.pdf

1、高鋁硅酸鹽玻璃具有良好的機(jī)械性能、光學(xué)性能和化學(xué)鋼化性能等。離子交換后的鋁硅酸鹽玻璃增強(qiáng)效果顯著，甚至在減薄的情況下依然保持著高強(qiáng)度，這使得高鋁硅酸鹽玻璃的化學(xué)增強(qiáng)成為前沿學(xué)科關(guān)注的熱點(diǎn)。本文針對(duì)化學(xué)強(qiáng)化條件對(duì)高鋁硅酸鹽玻璃性能的影響問題展開研究，旨在探究化學(xué)強(qiáng)化條件與玻璃性能之間的定量關(guān)系。為強(qiáng)化玻璃的實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
　　采用低溫化學(xué)強(qiáng)化法對(duì)市場常見的三種高鋁硅酸鹽玻璃進(jìn)行強(qiáng)化，測量強(qiáng)化玻璃的顯微硬度、表面應(yīng)力、應(yīng)力層深度和

2、透光率，研究了化學(xué)強(qiáng)化條件對(duì)強(qiáng)化玻璃顯微硬度、應(yīng)力層深度、表面應(yīng)力和透光率的影響。發(fā)現(xiàn)強(qiáng)化玻璃的顯微硬度、應(yīng)力層深度和表面應(yīng)力均隨著化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間延長和化學(xué)強(qiáng)化溫度的提高而增加，但是增速并不均勻。表面應(yīng)力層深度的加深速度隨著化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間延長和化學(xué)強(qiáng)化溫度的提高而變小，表面應(yīng)力層深度升高速度的初值隨著化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間的延長和化學(xué)強(qiáng)化溫度的提高而減小。顯微硬度的升高速度隨著化學(xué)強(qiáng)化時(shí)間延長和化學(xué)強(qiáng)化溫度的提高而變小;顯微硬度升高速度的初值隨著化學(xué)

3、強(qiáng)化時(shí)間的延長和化學(xué)強(qiáng)化溫度的提高而增大?；瘜W(xué)強(qiáng)化對(duì)玻璃的透光率沒有明顯影響。
　　分別使用電子探針法和光折射法測量離子的交換深度，綜合兩種方法的結(jié)果得到了離子交換深度。利用離子交換深度數(shù)據(jù)計(jì)算得到離子擴(kuò)算過程中的互擴(kuò)散系數(shù)，發(fā)現(xiàn)在本課題中離子擴(kuò)散過程中互擴(kuò)散系數(shù)基本保持恒定不變，395℃、400℃、405℃、410℃時(shí)的互擴(kuò)散系數(shù)分別是3.742×10-10cm2/s、4.641×10-10cm2/s、5.338×10-10cm

4、2/s、5.416×10-10cm2/s。分別通過兩種活化能計(jì)算方法得到康寧玻璃的互擴(kuò)散活化能為110.9KJ/mol和122.691KJ/mol。
　　利用激光共聚焦顯微拉曼能得到了玻璃材料微區(qū)域結(jié)構(gòu)信號(hào)的特點(diǎn)，研究了化學(xué)強(qiáng)化條件對(duì)強(qiáng)化玻璃結(jié)構(gòu)的影響。發(fā)現(xiàn)隨著鉀鈉離子交換量增多，900-1200cm-1范圍內(nèi)的峰由平緩變得尖銳，980cm-1附近的Q2基團(tuán)和1140cm-1附近的Q4基團(tuán)相對(duì)1075cm-1附近的Q3基團(tuán)的強(qiáng)度變