鋁硅酸鹽玻璃離子交換增強行為的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鋁硅酸鹽玻璃具有良好的機械性能、光學性能和化學鋼化性能等,經離子交換后增強效果顯著,甚至在減薄的情況下依然保持著高強度,這使得鋁硅酸鹽玻璃的化學增強成為前沿學科關注的熱點。
  本文采用市面上幾種不同鋁含量的鋁硅酸鹽平板玻璃,在低于玻璃Tg溫度下對其進行離子交換增強處理。測量處理后玻璃的表面應力(CS)、應力層深度(DOL)、抗折強度(σBb)和顯微硬度(Hv)等,并結合XPS和EDS等微觀測試手段,研究了玻璃成分、熔鹽配方和離子

2、交換制度與增強效果之間的關系,并且比較了一步處理法和兩步處理法的增強效果,還探討了高溫熱處理對離子交換增強玻璃的影響。研究結果表明:
  1.玻璃成分對增強性能的影響。Al2O3≥5.5wt.%、Na2O≥12wt.%、同時Na2O含量大于 K2O含量的鋁硅酸鹽玻璃具有良好的離子交換性能。其表面應力(CS)可以達到940MPa以上,應力層深度(DOL)120μm以上。從XPS和EDS對離子分布的測試分析中也可以看出,高堿鋁硅酸鹽玻

3、璃的離子交換量大,交換深度深。
  2.最佳熔鹽配方。高堿鋁硅酸鹽玻璃在440℃溫度下交換6h,最佳熔鹽配比為KNO3:K2CO3:氧化鋁:硅藻土=100:4:1.5:2(wt.%),抗折強度可達到853.12MPa,是未使用添加劑時交換玻璃抗折強度(532.54MPa)的1.6倍。
  3.交換制度對增強性能的影響。對玻璃進行一次離子交換時,溫度和時間顯著地影響玻璃增強效果。隨著交換時間的延長和溫度的提高,玻璃的表面應力先

4、增大后減小,應力層深度逐漸增加。玻璃的機械性能與表面應力和應力層深度均有關,合適的交換溫度和時間使玻璃同時獲得較高的表面應力和應力層深度,才有助于強度的提高。鋁硅酸鹽玻璃的最佳交換溫度范圍為420~460℃,最佳交換時間范圍為8~12h。
  4.兩步法與一步法的比較。玻璃進行兩步離子交換后的表面應力、應力層深度和機械性能均大于一次離子交換后的玻璃。兩步法先在高溫下做短時處理(490℃3h)獲得較深的應力層,再在低溫下做長時間處理

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