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钢化玻璃的力学性能

文章出处:人气:-发表时间:2022-07-19 09:08【

  钢化玻璃的理论强度和实际强度

  钢化玻璃的机械强度一般用抗压强度、抗折强度、抗张强度和抗冲击强度等指标表示。从力学性能的角度来看,玻璃之所以得到广泛应用,就是因为它的抗压强度高,硬度也高。然而,由于它的抗张强度与抗折强度不高,并且脆性很大,使玻璃的应用受到一定的限制。

  钢化玻璃的理论强度按照Orowan假设计算等于11.76GPa,表面上无严重缺陷的玻璃纤维,其平均强度可达686MPa。玻璃的抗张强度一般在 34. 3~ 83.3MPa,而抗压强度一般在4.9~1.96GPa。但是,实际上用作窗玻璃和瓶罐玻璃的抗折强度只有6.86MPa,也就是比理论强度相差2~3个数量级。

  钢化玻璃的实际强度低的原因是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂纹和不均匀区所引起。由于玻璃受到应力作用时不会产生流动,表面上的微裂纹便急剧扩展,并且应力集中,以至于破裂。为了提高玻璃的机械强度,可采用退火、钢化、表面处理与涂层、微晶化、与其他材料制成复合材料等方法。这些方法都能大大提高玻璃的机械强度,有的可使玻璃抗折强度成倍增加,有的甚至增强几十倍以上。

  影响钢化玻璃机械强度的主要因素有:

  ①玻璃强度与化学组成的关系

  不同化学组成的玻璃结构间的键强也不同,从而影响玻璃的机械强度。各种氧化物对玻璃抗张强度的提高作用顺序是:

  CaO>B203> BaO>Al2O3>PbO> K2O>Na20> (MgO,Fe2O3)

  是各组成氧化物对玻璃抗压强度提高作用的顺序是:

  Al2O;>(MgO,SiO2 ,ZnO)>B2O:>Fe2O:>(CaO,PbO)

  ②玻璃中的缺陷

  宏观缺陷如固态夹杂物、气态夹杂物、化学不均匀等,由于其化学组成与主体玻璃不一致而造成内应力。

  现象增加,使缺陷处积聚了更多的应变能,图1-13 玻璃的强度与温度的关系


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