高強(qiáng)鈉鈣鋁硅系浮法玻璃組成、結(jié)構(gòu)及性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代高層建筑、汽車(chē)、信息和光電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，高性能平板玻璃的應(yīng)用日益廣泛。傳統(tǒng)鈉鈣硅平板玻璃作為窗玻璃、擋風(fēng)玻璃和基片玻璃時(shí)，其硬度和機(jī)械強(qiáng)度、熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性不佳，極大地限制了其應(yīng)用性。因此，研究一種具有高機(jī)械強(qiáng)度，良好的熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性的玻璃材料，就具有更深遠(yuǎn)的意義。在傳統(tǒng)鈉鈣硅系平板玻璃中，Al2O3能提高玻璃熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能等居多物理化學(xué)性能。但高Al2O3含量會(huì)帶來(lái)熔化溫度高，粘度大，澄清時(shí)間加長(zhǎng)，容

2、易產(chǎn)生波筋和條紋等問(wèn)題。因此，研制高鋁型浮法玻璃的關(guān)鍵問(wèn)題是解決以上所提及的工藝問(wèn)題，對(duì)玻璃熔體性質(zhì)的研究至關(guān)重要。
　　因此針對(duì)以上問(wèn)題，本課題以傳統(tǒng)鈉鈣硅系浮法玻璃組成為研究基礎(chǔ)，采用Al2O3替換SiO2和B2O3替換Na2O的兩種方式對(duì)玻璃組成進(jìn)行改良。利用高溫粘度儀和熱膨脹儀等測(cè)試手段研究組成對(duì)玻璃熔體性質(zhì)和熱膨脹系數(shù)的影響；利用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀、光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、萬(wàn)能試驗(yàn)儀等測(cè)試手段研究組成對(duì)玻璃化學(xué)穩(wěn)定

3、性、抗風(fēng)化性和機(jī)械強(qiáng)度的影響；利用傅立葉變換紅外光譜儀和激光拉曼光譜儀等測(cè)試手段研究組成對(duì)玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響，從結(jié)構(gòu)層面解釋玻璃熔體性質(zhì)改變和物理化學(xué)性能提高的原因；利用電子探針 X射線顯微分析儀、表面應(yīng)力分析儀等測(cè)試手段研究該系統(tǒng)玻璃的離子交換法化學(xué)強(qiáng)化的機(jī)理。研究結(jié)果表明：
　　Al2O3替代SiO2，隨著Al/Si比增大，Al3+以[AlO4]四面體形式進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)，引起玻璃結(jié)構(gòu)中Qn結(jié)構(gòu)單元之間的轉(zhuǎn)換，非橋氧含量減少，網(wǎng)絡(luò)

4、結(jié)構(gòu)連接程度增強(qiáng)；玻璃粘度增大，各特征溫度點(diǎn)均升高；隨著溫度降低，組成對(duì)粘度的影響程度逐漸增大，溫粘性質(zhì)上表現(xiàn)為玻璃料性變短，熔體脆性變大；玻璃熱膨脹系數(shù)略微降低；玻璃抗折強(qiáng)度、密度、耐水、耐堿性以及抗風(fēng)化性能均有一定程度地提高。
　　B2O3起始替代Na2O，隨著B(niǎo)/Na比增大，B3+以[BO3]三角體和[BO4]四面體形式進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)，橋氧含量增多，玻璃網(wǎng)絡(luò)致密程度增強(qiáng)；Td和Tg逐漸升高，而Td溫度以上的各特征溫度點(diǎn)均呈現(xiàn)先

5、減小后增大的變化規(guī)律，溫粘性質(zhì)上表現(xiàn)為玻璃料性先變短后變長(zhǎng)，熔體脆性則先變小后變大，在R=(Na2O-Al2O3)/B2O3=1附近達(dá)到極值；玻璃熱膨脹系數(shù)明顯減小，耐水、耐堿和抗風(fēng)化性能顯著提高。
　　本課題采用離子交換法對(duì)玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化處理，影響離子交換的因素來(lái)源于離子濃度梯度與玻璃結(jié)構(gòu)致密度對(duì)離子擴(kuò)散阻礙兩個(gè)方面。影響化學(xué)強(qiáng)化后玻璃表面應(yīng)力情況的因素主要來(lái)源于兩個(gè)方面：離子交換產(chǎn)生的“擠塞效應(yīng)”和玻璃結(jié)構(gòu)致密度對(duì)應(yīng)力松弛的