热处理对离子交换高碱铝硅酸盐玻璃性能的影响

将离子交换高碱铝硅酸盐玻璃在340~460℃热处理1 h,研究热处理对离子交换玻璃性能的影响。测试了热处理后玻璃的表面应力、应力层深度、强度和硬度。结果表明:随着热处理温度的升高,玻璃的表面应力及强度明显下降,应力层深度有所增加,而硬度略微下降。     

Na+浓度对化学增强钠铝硅酸盐玻璃性能的影响

熔盐中少量的Na⁺并不会对玻璃的离子交换效果产生明显影响,但当熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的性能开始受到影响。本文采用一步法离子交换工艺研究了熔盐中Na⁺浓度对不同厚度化学增强钠铝硅酸盐玻璃表面压应力、应力层深度和弯曲强度等性能的影响。研究表明:熔盐中Na⁺浓度不断增大时,化学增强钠铝硅酸盐玻璃的表面压应力、弯曲强度下降;弯曲强度下降最多可达175 MPa,此时玻璃的表面压应力下降了57.4 MPa;熔盐中Na⁺浓度变化未对化学增强钠铝硅酸盐玻璃的应力层深度和可见光透过率产生明显影响。     

高铝硅玻璃二次化学钢化增强工艺研究

研究超薄高铝硅酸盐玻璃经过两次钾钠混合熔盐的离子交换强化处理后表面压应力、显微维氏硬度、抗冲击强度以及离子交换深度的变化情况。实验结果表明,通过二次交换强化处理后,玻璃的表面压应力由83.4 MPa提升到925.3 MPa,显微维氏硬度由657.5提升到875.1,落球测试高度由18.3 cm提升到45.7 cm, K⁺的扩散深度也由一步离子交换的27μm提升到二步离子交换的44μm。     

碱金属氧化物引入量对MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃结构及其化学增强效果的影响

采用K2 O、Li2 O取代玻璃中的Na2 O,通过"熔融-整体析晶"法制备了MgO-Al2 O3-SiO2系统微晶玻璃,并于450℃的KNO3熔盐中强化6 h.运用DSC、XRD、表面应力测试仪、显微硬度仪等测试方法和仪器,研究碱金属氧化物引入量对微晶玻璃微观结构和离子交换工艺的影响.研究结果表明:750℃晶化处理之后,含4wt％K2 O的微晶玻璃样品与不含K2 O样品相比,离子交换后表面应力深度由19.78μm提高至42.21μm,但表面应力却由786.34 MPa降低至580.57 MPa,玻璃硬度由762.10 Hv降至694.12 Hv;含有1wt％K2 O及1wt％Li2 O的微晶玻璃样品,离子交换后应力深度为19.56μm,应力大小为779.71 MPa,与不含K2 O样品相近,但硬度较低,为745.80 Hv.     

离子交换温度对化学钢化玻璃结构和性能的影响

离子交换法制备钠铝硅系化学钢化玻璃,分析测试玻璃表面K+和Na+的分布情况、玻璃的表面应力及应力层深度、弯曲强度、Weibull模量和显微硬度,研究离子交换温度对化学钢化玻璃在结构和性能上的影响.结果表明:经过离子交换后,玻璃的表面应力、弯曲强度、Weibull模量和显微硬度均显著提高.提高离子交换温度,玻璃表面应力、弯曲强度和显微硬度逐渐下降,应力层深度逐渐加厚.温度350℃时,玻璃表面离子交换层具有全K+层、K+-Na+层和富K+层三层结构.温度升高,全K+层消失和富K+层,K+-Na+层加厚并出现贫Na+层.温度410℃时玻璃的强度分散性最小,可靠性最高.     

氧化锆对锂铝硅酸盐玻璃化学强化性能的影响

采用熔融淬冷法制备了含不同摩尔分数Zr O₂的锂铝硅酸盐玻璃,通过两步化学强化法对玻璃样片进行了化学强化,研究了Zr O₂对玻璃的稳定性、硬度和化学强化效果的影响。结果表明:随着Zr O₂的摩尔分数从0增加至5%,玻璃化转变温度随之升高,玻璃稳定无析晶现象。引入适量的Zr O₂会促进Li⁺-Na⁺离子交换,提高应力层深度,表面压应力随着Zr O₂浓度的增加而增加,并在摩尔分数为4%时达到最大值,为1 055.6 MPa。中心张应力随着Zr O₂浓度的增加先增加后缓慢减小,表明该系列样品具有较好的抗冲击能力。Zr O₂的浓度变化对强化后玻璃的硬度影响较小,在引入Zr O₂后其抗裂性有所降低,但仍具有较好的抗裂能力。     

超薄铝硅玻璃离子交换工艺研究

高强度超薄盖板玻璃是电子信息产品的重要组成部分,化学强化(离子交换)是提升超薄盖板玻璃力学性能的主要技术途径。在离子交换过程中,玻璃易产生应力弛豫等现象,导致化学强化玻璃难以具备较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的维氏硬度。本文采用两步法离子交换工艺,研究了熔盐、离子交换温度与时间等因素对强化后超薄铝硅玻璃应力层分布及维氏硬度等性能的影响。结果表明,本文所研发的两步法离子交换工艺,可以使玻璃兼具较高的表面压应力、较大的应力层深度与较高的表面维氏硬度。离子交换后,铝硅玻璃的表面压应力可达900 MPa以上,应力层深度可达70 μm以上,同时表面维氏硬度达7.2 GPa以上。     

熔盐添加剂对玻璃离子交换和增强的影响

在工业纯KNO3中分别添加KOH,K3PO4,K2CO3,K2SiO3与Al2O3的混合物,研究了熔盐添加剂对浮法玻璃离子交换和增强的影响.用电子探针测试了玻璃表而的K+浓度;测定了样品的表面应力、弯曲强度和显微硬度.结果表明:上述添加剂町以增加离了交换层深度,缩短离子交换时间,明显提高玻璃的力学性能,其增强效果与分析纯KNO3的增强效果相当,甚至比后者好:在交换温度为450℃下,玻璃交换层厚度大于29μm,玻璃的力学性能为:表面应力>480MPa,弯曲强度>400MPa.显微硬度为6.49GPa.     

浮法超薄玻璃化学钢化及性能研究

本文研究高铝超薄浮法玻璃与浮法钠钙硅玻璃的化学钢化过程.用全自动化学钢化玻璃表面应力测试仪、万能试验机和数显显微维氏硬度计分别测试了样品的表面应力、应力层深度、抗折强度和显微硬度.结果表明:在一定的温度下,随着离子交换时间的增加,高铝超薄玻璃与浮法钠钙硅玻璃的表面应力、抗折强度、显微硬度均出现先增加再到减小的趋势,应力层深度则随着时间的增加而加深.在同样的离子交换制度下,高铝玻璃化学钢化后的力学性能优于钠钙硅玻璃.同时,以浮法工艺生产的玻璃锡面的表面应力小于非锡面的应力,应力层深度也相对小于非锡面的深度.     

离子交换对硼硅酸盐平板玻璃表面组成及性能的影响

研究用低温离子交换法增强硼硅酸盐平板玻璃.以熔融KNO3作为离子交换源,分别加入少量KOH,KF和锑酸钾(K2H2Sb2O72H2O)添加剂,在玻璃转变温度以下对硼硅酸盐平板玻璃进行K -Na 离子交换处理.利用电子探针研究了离子交换前后玻璃的表面组成变化;测定了样品的显微硬度、抗折强度和透过率.研究了添加剂种类与玻璃抗折强度之间的关系.研究结果表明:经K -Na 离子交换处理后硼硅酸盐玻璃表面K 浓度增加,交换深度可达30μm.经K -Na 离子交换后硼硅酸盐平板玻璃的强度提高,其抗折强度约为交换前的3倍.     

Copper-Alkali Ion Exchange of Alkali Aluminosilicate Glasses in Molten CuCl—An Ion Exchange Controlled by the Cu+→Cu2+ Oxidation Reaction in Glass

The kinetics of copper-potassium ion exchange of potassium aluminosilicate glass have been investigated in molten CuCl at 550°C in air and nitrogen. The presence of oxygen dissolved in molten CuCl has a great effect on the Cu-K ion-exchange kinetics, i.e. ion exchange in nitrogen is controlled by the interdiffusion process of Cu⁺ and K⁺ in the glass, whereas ion exchange in air seems to be controlled by the Cu⁺→Cu²⁺ oxidation reaction.     

Effect of Stress on Durability of Ion-Exchanged Surfaces

The leachability of ion-exchanged alkali alumino-silicate glasses in water and in acid was shown to be a function of the stress at the surface. Alkali aluminosilicate glasses formed by ion exchange under conditions resulting in surface compression were more durable than similar unstressed alkali aluminosilicate glasses melted from batch. Conditions which produced incomplete exchange at the surface, resulting in lower compressive surface stresses, led to a less durable glass surface. Where potassium from a salt bath was being exchanged for sodium in the glass, leachability was inversely proportional to the percent surface exchange.     

碱铝硅酸盐玻璃化学强化关键影响因素概述

化学强化是一种玻璃机械强度增强方法,适用于异型、超薄、高碱、高膨胀玻璃增强,因新型超薄显示产品的屏幕保护玻璃发展需要,化学强化技术重新在碱铝硅酸盐玻璃品种掀起研究热潮。本文对化学强化本质及铝硅酸盐玻璃在屏幕保护玻璃应用进行了回顾,基于玻璃化学强化的高CS、DOL和低CT诉求,归纳总结了关键影响因素,第1,碱铝硅酸盐玻璃的成分及结构是基础,氧化铝有利玻璃网络孔隙增大创造交换通道,氧化钠或氧化锂是离子交换关键物质;第2,对于玻璃组成和结构设计,要求玻璃网络键合度R=O/Si或O/(Si+Al)满足2.15~2.40,碱金属氧化物质量分数大于13%且膨胀系数大于6×10^-6/℃;第3,在化学强化工艺方面,化学强化温度决定离子扩散系数,化学强化时间决定DOL,一步法仅能获得相对较大的CS,而DOL不很理想,只有两种离子参与交换的二步法才有利于CS和DOL同步提高。     

自蔓延离心熔铸TiB2-(Ti,W)C-TiC陶瓷研究

基于离心热爆反应、难熔液相分离与快速凝固原理,选取(WO3+Al+C)体系辅助(B4C+Ti)反应体系,采用自蔓延离心熔铸工艺可以成功制备出TiB2微纳米晶补强TiC-(Ti,W)C陶瓷基复合材料.将(B4C+Ti)、(WO3+Al+C)两种反应体系依次装填入坩埚中进行SHS离心熔铸实验,发现因W-Ti-C液相动力学粘度的降低、Al2O3液滴迁移路程减小,极大促进Al2O3液滴的Stokes上浮过程,故而显著减小残存于陶瓷基体上的氧化物夹杂含量与尺寸,进而TiB2微纳米片晶诱发的强烈自增韧机制与Al2O3微纳米晶产生的残余应力增韧效应,使得TiB2-(Ti,W)C-TiC陶瓷的弯曲强度、断裂韧性与维氏硬度分别达到(952±25)MPa、(12.6±2.5)MPa·m1/2与(28.6±1.2)GPa.     

离子交换玻璃表面性质研究

针对离子交换增强玻璃稳定性问题,详细研究了由钾离子作为增强离子的玻璃表面性质.利用光学显微镜观察玻璃表面在加速风化条件下表面被侵蚀的情况,并用原子吸收光谱(AAS)研究玻璃在该加速风化条件下,表面K+偏析的情况.通过场发射扫描电子显微镜(FEGSEM)测试K+离子交换深度,用X射线光电子能谱(XPS)研究玻璃在离子交换前后表面元素含量的变化.研究表明,在加速风化条件下,离子交换增强玻璃表面较普通玻璃更容易受到侵蚀,K+离子向表面偏析明显.研究发现造成此种现象的原因是:在交换过程中,处于KNO3电解质中的玻璃表面吸附一层K+离子,形成Sterm紧密层,由于Stern层的距离只有几纳米,玻璃表面对K+的吸附力非常大,离开溶液后,表面层的活性大量K+离子依旧存在玻璃表面,致使离子交换玻璃表面稳定性降低.