增加玻璃强度的方法有哪些?

发布网友发布时间：2022-04-23 11:58

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热心网友时间：2023-01-21 22:53

玻璃最早用于装饰物品是在公元前30 0 0 年的埃及和近东地区。后来人们发明模压成型制作成玻璃器皿。现在，玻璃因其光学透过性能好，制造成本低，工艺控制简单及易加工型等，被广泛应用于农业，交通，电子，航空及航天等领域。但是由于玻璃的本质脆性及低强度*了其进一步发展。强度是指材料抵抗破坏或失效的能力。从力学角度分析，强度是指材料在一定载荷作用下发生破坏时的最大应力值。对于脆性材料，断裂强度最能反映它的力学性能。断裂必须克服固体的内聚力，原子键必须断开，材料的理论强度恰恰是原子键能的一种反映。根据化学键的结合强度计算，玻璃的理论强度为E /IO 的数量级。那么照此推算玻璃的强度应该约为7 0 0 0 M P a 。但在现实应用中，玻璃的实际强度只有8 0 ~10 0 M P a ，比理论强度低2~3个数量级。实际强度和理论强度的巨大差距是由于玻璃中存在微裂纹所导致的。影响玻璃实际强度的因素很多: 如存放环境( 如温度、湿度、气氛、存放的时间等)、表面机械加工、样品尺寸、加载速度、机械划伤以及内部不均匀性( 气泡、结石)等，其中表面微裂纹的存在对玻璃实际强度影响最大。由于很多应用都需要高强度的玻璃，因此提高玻璃的强度是解决问题的关键。为了提高玻璃的力学性能，研究人员探讨了许多不同的方法。其中表面处理，如物理钢化，化学钢化，酸处理及涂层等，是最常见的几种方法。2提高玻璃强度的方法2. 1物理钢化利用物理原理在玻璃表面预制压应力层的方法称为物理增强法或者物理钢化。将玻璃加热到乃温度以上，然后使热的玻璃表面均匀的快速冷却，表面的热状态结构被冻结，当玻璃内部逐渐降温时，先冷却的外表面层就会制约内部的收缩，于是在玻璃表面产生压应力，在玻璃内部形成拉应力。物理增强的优点是成本低，产量大，具有较高的机械强度、耐热冲击性( 最大安全工作温度可达28 7 . 7 8 ℃)和较高的耐热梯度( 能经受20 4 . 4 4 ℃)，但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求，不能钢化2咖以下的玻璃样品，不能加工复杂零构件，同时还存在钢化过程中玻璃变形的问题，无法在光学质量要求较高的领域内应用。另外，物理钢化后的玻璃不能切割加工等，有可能存在自爆现象。2. 2化学钢化2 6 7 2009 年中国玻璃行业年会暨技术研讨会论文集利用化学方法在玻璃表面预制压应力层的方法称为化学增强法，又称离子交换增强法。化学增强法是19 6 0 年由R e se a r e hC o rp o ra tio n 最早申请了英国专利。离子交换增强的原理是: 根据离子扩散的机理米改变玻璃的表面组成，在一定的温度F 把玻璃浸入到高温熔盐中，玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交换，产生“挤塞” 现象，使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。离子交换增强技术分高温型和低温犁两种。低温离子交换是指在低于玻璃应变点温度以下，玻璃中的小半径碱金属离子N a + 与熔盐中的人半径碱金属离子K + 进行交换，产生挤塞现象从而增强玻璃表面。 19 62年K istler以硅酸盐玻璃为原料首先进行了K ＇- N a ’ 离子交换增强研究。高温型离子交换则是玻璃中的大半径碱金属离子N a + 、 K + 与熔盐中的小半径碱金属离子L i+ 进行交换，产生低膨胀表面层而达到增强的目的。由于人部分的玻璃含钠玻璃，因此很多研究集中在低温离子交换的原理及应用。离子交换增强玻璃的特点是强度高，应力均匀，稳定性好，无自爆现象，可切裁加工，不变形，不产生光畸变，适用于形状复杂、厚度较小的玻璃制品的增强。到目前为止，离子交换增强是强化3m m 以下异型薄玻璃的唯一有效的方法。离子交换增强玻璃性能优异，主要应用于宇宙飞船、军用飞机、高速列车、战斗车辆、舰船风挡和侧窝等高技术领域。虽然单步离子交换可以提高玻璃的强度，但是强度的分散性还是比较大。另外，离子交换增强只适用于含碱金属玻璃，对于其他玻璃不能利用这种方法增强。离子交换所用的*钾废弃盐的处理给环境带来不利。此外，清洗离子交换玻璃也需要大量的水，因此，成本高，不利于强化普通用途的玻璃。’2. 3酸处理除了应力增强处理外，还可以利用酸腐蚀的方法去除表面微裂纹。酸腐蚀的原理是通过酸侵蚀除去玻璃表面裂纹层或使裂纹尖端钝化，减小应力集中，以恢复玻璃固有的高强特性。由于酸洗是除去表面微裂纹，所以必须选择强侵蚀能力的酸，如氢氟酸。但单用氢氟酸不容易得到光滑的表面，侵蚀后产生的盐类都附着在玻璃的表面，为了除去盐类，需在氢氟酸中加入硫酸、磷酸和*等强酸。平板玻璃经酸腐蚀后，强度可达到8 0 010 0 0 M P a 。但是酸处理后的玻璃表面极为脆弱，很容易受到外界环境的侵蚀，表面硬度降低，强度不能有效保持。此外，酸腐蚀玻璃不耐高温处理，经高温腐蚀后强度急剧下降。2. 4 涂层保护随着能源成本的提高，采用涂层增强玻璃是经济节能的有效方法。人们采用不同的方法制备了不同的涂层，如溶胶一凝胶硅涂层，有机一无机复合涂层，环氧树脂涂层以及有机硅改性涂层。这些涂层都可以提高玻璃的力学性能。研究人员建立了不同的理论来解释涂层的增强效应。有人提出玻璃表面裂纹的填充及部分填充时溶胶一凝胶涂层的增强机理。另外，泊松抑制效应被认为是环氧涂层的增强机制。但是，最新研究则认为玻璃与涂层的热膨胀系数差异产生的闭合应力是解释玻璃强度提高的合理模型。涂层虽然制造工艺简单，成本低，但是涂层容易受到外部环境的影响。涂层一旦受到破坏，玻璃强度将明显下降。这是制约涂层发展的原因之一。3 结语普通玻璃强度的提高一直是玻璃深加工研究人员关注的焦点。对于不同用途的玻璃可以根据设计要求采用不同的增强方法。另外，对于特殊用途的玻璃呵以采用结合传统增强工艺的办法提高强度。

热心网友时间：2023-01-22 00:11

贴膜，夹胶，钢化追问您将工艺以及后期的对于玻璃的保护都混在一起了吧。
您制造出来了高强度玻璃了是吧！厉害！

可以让我看看吗？谢谢了。