热处理工艺对铝硅酸盐微晶玻璃断裂韧性的影响开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

微晶玻璃又称玻璃陶瓷,是一种无机的非金属材料,它含有残留的玻璃相和一个或多个嵌入的晶相,这些晶相是通过不同的加工方法控制晶化而产生的。由于微晶玻璃的化学组成、结晶度、热历史、添加剂、晶核剂、晶体尺寸和形貌等因素的影响,其力学性能通常优于母相玻璃,具有较高的抗折强度和断裂韧性。通过在具有特定组分玻璃基础上加入一定量的晶核剂,并经过熔融与热处理工艺,使玻璃中析出大量微晶相,得到含有晶相和玻璃相的一种多晶固体材料,就是微晶玻璃。微晶玻璃具有密度低、导热系数低、抗热震性好、比强度高等优点。此外,微晶玻璃便于快速建造,运输成本低。

R2O-RO-Al2O3-SiO2微晶玻璃具有高硬度、突出的抗折强度和耐冲击强度,而且膨胀系数较低等特点,通过控制晶化工艺,可实现透明、半透明、不透明产品的制备。因此,R2O-RO-Al2O3-SiO2微晶玻璃具有突出的理化性能,广泛应用于光电显示、电子元器件等领域,并引起国内外学者的广泛关注。

随着全球移动终端市场的发展,手机屏幕尺寸日益增大,然而屏幕玻璃的硬度和韧性更加难以兼得,往往在提升防破碎性能的同时,抗划伤性能又成为短板。铝硅酸盐微晶玻璃具有高硬度、突出的抗折强度和耐冲击强度,而且膨胀系数较低等特点,通过控制晶化工艺,可以实现透明、半透明、不透明产品的制备,是一种潜在的新型移动终端用玻璃材料。

各种提高玻璃力学性能的技术已被提出,包括抛光表面以消除缺陷,或聚合物涂层。物理回火广泛应用于浮法玻璃,但不能用于强化异形制品或低热膨胀玻璃。化学离子交换强化已被用来改善薄而复杂(空心)玻璃制品的力学性能。在离子交换过程中,小的碱离子,如锂和钠,代表着玻璃中典型的“改性剂”,被熔盐中较大的钾离子所取代,在熔盐中,玻璃被保持一段时间。因此,化学强化仅限于含碱离子的玻璃。

不同的热处理制度会影响微晶玻璃的析晶,从而影响析出晶体的大小和种类。南京工业大学赵莹等人的研究指出,通过热处理工艺来控制晶相的析出,析晶初始温度下首先析出的晶相为β-石英固溶体,随晶化温度升高β-石英固溶体转变为β-锂辉石固溶体。而不同晶相含量对于微晶玻璃的力学性能来说有着巨大的影响,尤其是断裂韧性。

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