CN106542748B - 一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于玻璃强化技术领域，尤其涉及一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法。该方法的步骤是：(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥。(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理。(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理。(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化。(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。本发明将渗氮技术应用到玻璃表面处理领域，提高了玻璃的断裂韧性，与化学强化技术相结合，提高了玻璃的强度。采用本发明制备的玻璃断裂韧性和强度高、强度分散性小。本发明工艺简单、适合工业化生产。

Description

一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法
技术领域
本发明属于玻璃强化技术领域，尤其涉及一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法。
背景技术
玻璃属于非晶态脆性材料。一般来说玻璃的断裂韧性较小(＜1.0)。另外，由于玻璃表面存在大量的微裂纹，导致其实际强度远远小于理论强度。为此，几十年来科技工作者发明了若干提高玻璃强度的方法，包括物理钢化、化学强化、酸腐蚀强化、涂层强化等。尽管这些强化方法都能够显著提高玻璃的强度，但是距理论强度相差甚远(三点弯曲强度一般在700MPa以下)，而且上述这些强化方法都不会提高玻璃的断裂韧性，导致玻璃中的裂纹扩展速度非常快。近年来，科学家通过调控玻璃中的应力分布，开发了工程应力分布玻璃，使玻璃在断裂前有明显的多裂纹存在(V.M.Svaglo,L.Larentis,D.J.Green,J.Am.Ceram.Soc.84(9)(2001)1827-1831；V.M.Svaglo,A.Prezzi,T.Zandonella,Adv.Eng.Mater.6(5)(2004)344-349.)。但是工程应力分布玻璃的强度较低，无法满足现代飞机、高速列车等风挡对玻璃的强度要求。
发明内容
本发明正是针对上述问题提出了一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法。
本发明的目的是通过以下技术措施来实现的：
该方法的步骤是：
(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥。
(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理。退火温度500～550℃，退火时间6～8h。
(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理。铝硅酸盐玻璃渗氮工艺参数为：以1-5℃/min升温速率升到510-550℃，保温1-5h，氨分解率为10-30％，然后以3-8℃/min升温速率升到540-580℃，保温3-8h，氨分解率为30-65％，然后炉冷到室温。
(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化。化学强化温度为420-440℃，化学强化时间6-9h。
(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。
铝硅酸盐玻璃渗氮工艺参数为：以2-4℃/min升温速率升到520-540℃，保温3-4h，氨分解率为15-25％，然后以5-7℃/min升温速率升到550-570℃，保温5-6h，氨分解率为40-60％，然后炉冷到室温。
渗氮后铝硅酸盐玻璃的化学强化温度为430-435℃，化学强化时间为7-8h。
本发明具有的优点和有益效果，本发明将渗氮技术应用到玻璃表面处理领域，提高了玻璃的断裂韧性，与化学强化技术相结合，提高了玻璃的强度。采用本发明制备的玻璃断裂韧性和强度高、强度分散性小。本发明工艺简单、适合工业化生产。
具体实施方式
实施例一
一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，该方法的步骤是：
(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥。
(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理，退火温度500℃，退火时间6h。
(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理。具体渗氮参数为：以2℃/min升温速率升到520℃，保温3h，氨分解率为15％，然后以5℃/min升温速率升到550℃，保温5h，氨分解率为40％，然后炉冷到室温。
(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化，化学强化温度为430℃，化学强化时间7h。
(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。
采用三点弯曲方法测量玻璃的强度(15片样品/组)，采用压痕方法测试玻璃的断裂韧性，试验结果见下表。
实施例二
一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，该方法的步骤是：
(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥。
(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理，退火温度550℃，退火时间8h。
(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理。具体渗氮参数为：以4℃/min升温速率升到540℃，保温4h，氨分解率为25％，然后以7℃/min升温速率升到570℃，保温6h，氨分解率为60％，然后炉冷到室温。
(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化，化学强化温度为435℃，化学强化时间8h。
(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。
采用三点弯曲方法测量玻璃的强度(15片样品/组)，采用压痕方法测试玻璃的断裂韧性，试验结果见下表。
实施例三
一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，该方法的步骤是：
(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥。
(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理，退火温度530℃，退火时间7h。
(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理。具体渗氮参数为：以3℃/min升温速率升到530℃，保温4h，氨分解率为20％，然后以6℃/min升温速率升到560℃，保温5h，氨分解率为50％，然后炉冷到室温。
(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化，化学强化温度为430℃，化学强化时间8h。
(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。
采用三点弯曲方法测量玻璃的强度(15片样品/组)，采用压痕方法测试玻璃的断裂韧性，试验结果见下表。
尽管参照上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神及范围之内。

Claims (3)

1.一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，其特征在于：该方法的步骤是：
(1)对铝硅酸盐玻璃进行切割、磨边、清洗、干燥；
(2)将清洗干燥后的铝硅酸盐玻璃放入高温炉进行退火处理，退火温度500～550℃，退火时间6～8h；
(3)将退火后的铝硅酸盐玻璃放入渗氮炉，进行渗氮处理，铝硅酸盐玻璃渗氮工艺参数为：以1-5℃/min升温速率升到510-550℃，保温1-5h，氨分解率为10-30％，然后以3-8℃/min升温速率升到540-580℃，保温3-8h，氨分解率为30-65％，然后炉冷到室温；
(4)将渗氮后的铝硅酸盐玻璃放入化学强化炉进行化学强化，化学强化温度为420-440℃，化学强化时间6-9h；
(5)化学强化完成后，取出玻璃，并清洗、干燥。
2.如权利要求1所述的一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，其特征在于：铝硅酸盐玻璃渗氮工艺参数为：以2-4℃/min升温速率升到520-540℃，保温3-4h，氨分解率为15-25％，然后以5-7℃/min升温速率升到550-570℃，保温5-6h，氨分解率为40-60％，然后炉冷到室温。
3.如权利要求1所述的一种提高铝硅酸盐玻璃断裂韧性和强度的方法，其特征在于：渗氮后铝硅酸盐玻璃的化学强化温度为430-435℃，化学强化时间为7-8h。
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