玻璃溢流下拉法成型工艺中玻璃组分与溢流砖的匹配性至关重要。通过静态侵蚀实验和界面分析，研究不同组分锂铝硅玻璃对锆英石溢流砖的侵蚀性。实验结果表明:锂铝硅玻璃组成中氧化钠含量对锆英石溢流砖的侵蚀影响显著，氧化钠含量越高，锆英石分解温度越低; 相同的玻璃组成，实验温度越高，玻璃对溢流砖的侵蚀越严重。
锂铝硅玻璃 锆英石溢流砖 侵蚀 氧化钠 lithium aluminosilicate glass zircon overflow refractory erosion sodium oxide
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 合浦县硅材料产业技术研究中心, 北海 536199
3 重庆国际复合材料股份有限公司, 重庆 400082
选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。
无碱玻璃 铝硅玻璃 弹性模量 晶化 alkali-free glass CaO-MgO-Al2O3-SiO2 CaO-MgO-Al2O3-SiO2 aluminosilicate glass elastic modulus crystallization
1 北京大学深圳研究生院新材料学院，深圳 518055
2 深圳市东丽华科技有限公司，深圳 518109
锂铝硅玻璃在深加工过程中会经历曲面成形和离子交换等热处理步骤，其压应力分布、结构强度均受到影响。本试验通过单杆静压测试、抗跌落性能测试及拉曼光谱等测试与表征，探究了420~640 ℃的热处理对锂铝硅玻璃性能的影响。结果表明，在低于玻璃应变点温度60 ℃至玻璃应变点温度范围内，热处理可以使锂铝硅玻璃机械性能增强，表现为密度提升、单位交换应力值增大、压应力深度减小以及单杆静压强度有所提高；拉曼光谱分析表明，上述温度范围内热处理使玻璃内部呈六元环的硅氧四面体、铝氧四面体的键长变短，对应拉曼振动峰强度下降，网络结构更加致密；而当热处理温度超过应变点，硅氧四面体之间的桥氧开始断裂，形成大量松散的“岛状”结构硅氧四面体，在高温情况下发生移动，机械性能下降。
热处理 锂铝硅玻璃 离子交换 拉曼光谱 玻璃结构 heat treatment lithium aluminum silicon ion exchange Raman spectroscopy glass structure
1 中国建筑材料科学研究总院有限公司, 北京 100024
2 中国人民解放军93160部队, 北京 101300
新一代锂铝硅玻璃逐渐成为航空透明件的主流结构材料, 由于其较高的弹性模量和优异的离子交换能力, 经过化学增强处理后具有优异的力学性能, 能够很好地满足航空透明件轻质、高强的需求。研究了 1.8 mm 厚度锂铝硅玻璃经过化学增强后的抗冲击性能变化, 采用不同增强工艺制备了多组样品进行落球冲击测试, 并依据应力包线进行了初步理论计算, 探讨了玻璃中心张应力对抗冲击性能的影响。研究结果表明, 1.8 mm厚度锂铝硅玻璃表面压应力为930 MPa左右时, 应力层深度在130~160 μm范围内抗冲击性能较佳, 玻璃具备较好的力学性能。
锂铝硅玻璃 应力层深度 表面压应力 中心张应力 化学增强 抗冲击 lithium aluminum silicate glass depth of layer compressive stress center tension chemical strengthening impact resistance
1 北京工业大学材料与制造学部，北京 100124
2 中国国检测试控股集团股份有限公司,北京 100024
3 咸宁南玻光电玻璃有限公司，咸宁 437300
超薄高强屏幕保护玻璃是触控显示产品的重要保护材料，也是当前较为热门的玻璃品种。超薄屏幕保护玻璃经过多年技术开发和产品迭代更新，已经发展成具有不同组分特点的碱铝硅酸盐系列产品。本文梳理了国内外屏幕保护玻璃产品发展及其迭代历程，总结了不同类型的碱铝硅玻璃产品化学组成特点，分析了不同产品对应的化学强化工艺技术，重点论述了国内外屏幕保护材料用高强透明微晶玻璃的研究现状，同时展望了微晶玻璃未来发展方向，为今后屏幕保护玻璃研发提供借鉴与参考。
超薄玻璃 屏幕保护玻璃 碱铝硅玻璃 微晶玻璃 触控显示 ultrathin glass screen protection glass alkalialuminosilicate glass glassceramics touched display
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 重庆京东方电子科技有限公司, 重庆 400799
3 咸宁南玻光电玻璃有限公司, 咸宁 437000
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。
超薄玻璃 盖板玻璃 铝硅玻璃 离子交换 表面压应力 应力层深度 维氏硬度 ultrathin glass cover glass aluminosilicate glass ion-exchange compressive stress depth of layer Vickers hardness
中国建筑材料科学研究总院有限公司, 建材行业特种玻璃制备与加工重点实验室, 北京 100024
与传统的钠钙硅玻璃和高铝玻璃相比, 锂铝硅玻璃具有网络结构致密、弹性模量较高和适宜两步法化学钢化等特点, 被视为第三代高强玻璃基板, 可用作电子信息产品盖板、航空透明器件以及舰船、特种车辆的观察窗口等。目前, 锂铝硅玻璃的研究主要涉及: (1)探究锂铝硅玻璃的“组成-结构-性能”本构关系, 为设计优化高性能锂铝硅玻璃提供理论指导和性能预测; (2)改进现有溢流和浮法成型方法和装备, 满足大尺寸、多厚度和高尺寸精度锂铝硅玻璃成型需要; (3)研究锂铝硅玻璃的两步法化学增强方法, 解决表面压应力和应力层深度同步提升难题, 显著提高玻璃强度、硬度和抗跌落性能。本文基于上述三个方面综述了锂铝硅玻璃的国内外研究进展。
锂铝硅玻璃 网络结构 力学性能 溢流法成型 浮法成型 化学钢化 lithium aluminum silicate glass network structure mechanical property float forming overflow forming chemical strengthening
1 长春理工大学材料与化工学院, 长春 130022
2 吉林化工学院化学工程系, 吉林 132022
采用传统熔融及退火技术,引入合适的添加剂于相对低温下成功制备出掺钕锂铝硅玻璃,通过控制成核和析晶工艺制备出锂铝硅玻璃陶瓷。采用差热分析、X射线衍射、扫描电镜、紫外可见近红外分光光度计和荧光光谱仪对材料进行表征。三个发光谱带中心波长位于890 nm,1065 nm和1330 nm处,分别对应于4F3/2→4I9/2,4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2跃迁。玻璃陶瓷晶相及晶粒大小对Nd3+离子发光性能影响很大。当Nd3+离子进入晶粒尺寸为10～20 nm的β--锂霞石固溶体时,发光强度与基质玻璃相比明显增强,在1065 nm处的受激发射截面σin达1.931×10-21 cm2,比基质玻璃受激发射截面提高了约8％。当β--锂霞石固溶体晶粒尺寸接近可见光波长时钕离子发生荧光猝灭。而当β--锂霞石固溶体晶型转变为β--黝辉石固溶体时,荧光猝灭消失。
光学材料 Nd3+掺杂锂铝硅玻璃陶瓷 荧光光谱 表征
