玻璃工艺06玻璃的机械性质

《玻璃工艺06玻璃的机械性质》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第六章玻璃的机械性质mechanicalproperty一、机械强度mechanicalintensity定义：指玻璃抵抗外来负荷作用的能力。抗张强度抵抗张应力（拉伸应力）的能力。抗压强度受压应力作用破坏时的极限应力。抗折(弯)强度受的最大弯曲载荷（弯曲力矩/阻力矩）抗冲击强度受动态载荷能力。（功）1.玻璃的理论强度材料的强度取决于组成单元间的作用力Erath=a—结构单元的平衡距离th约1010帕，而实际强度不足108帕一般F=34.3~83.3×106帕c=49~196×108帕2.Griffith断裂理论（1）要点a.实际强度低的原因是表面与有许多光学显微镜下看

2、不见的半椭圆的微裂纹（宽0.01~0.02m,深5m）裂纹常在相界产生，尺寸与分相液滴相近。b.微裂纹起应力中心作用。应力集中是使应力扩展的动力。c.玻璃的断裂从微裂纹开始，比无缺陷的玻璃发生早。（2）玻璃的断裂过程a.初生裂纹的缓慢扩展（形成镜面区）b.次生裂纹的形成。最初传播速度较慢，然后急剧增大。（雾状区）（颈毛区）裂纹源镜面区雾状区颈毛区dw/dc－du/dc=0σf=2Eγz/πcγz形成新裂纹的表面能a.外力超过σf时玻璃断裂b.c增大则σf减小，即强度由裂纹大小而不是多少决定。c.当c趋近于a0时σf→σth参见式（6-11）（3）Griffith方程前提：

3、断裂时新增的表面能由弹性应变能提供。σ2cσ3.影响玻璃强度的因素（1）表面状态微裂纹使玻璃的抗张、抗折强度比抗压强度低1/10~1/15。（2）玻璃组成键强大，结构紧密则强度高。可提高强度的有CaO、BaO、B2O3(<15%)、Al2O3、ZnO等。（4）活性介质（极性物质如酸、碱）作用：①渗入裂纹使裂纹扩展②起化学反应使结构破坏。水可大大降低σf。干空气、非极性物质、憎水性有机硅对σf影响小。（3）玻璃中的缺陷宏观缺陷（气泡、结石、结瘤）微观缺陷（分相、析晶、点缺陷等）界面处有应力。（5）残余应力非均匀分布的应力使强度大大降低。T，分子热运动加剧以抗衡分子间引力，σf

4、↓。200C后可能由塑性变形使σf。200CTσf（6）温度（7）疲劳现象定义：玻璃长时间在交变载荷的作用下，在远低于其极限应力的情况下发生突然断裂的现象。加荷速度越大，时间越长，强度越小。解释：裂纹尖端在集中的应力作用下加快了与水分的作用，而水分溶解了一部分玻璃，从而延长裂纹，达到临界长度就发生断裂。①只有水分存在时才有疲劳现象。真空则无。②温度较低时无（反应速度慢），温度升高疲劳现象加剧。结论：4.玻璃增强①物理钢化（淬火）使玻璃表面产生均匀分布的压应力层。②化学钢化r大离子取代r小离子③贴层玻璃在玻璃表面贴一层α低的物质（陶瓷釉）④火抛光使玻璃表面伤痕、裂纹弥合。

5、⑤覆盖硅有机化合物放入氯硅烷（SiCl4）溶液中，通过水解在玻璃表面形成SiO2膜。使微裂纹弥合，形成压应力层。5.计算（自学）加和法。P93二、玻璃的弹性elasticreactance1.概述定义：玻璃在外力作用下发生变形，当外力去除后能恢复原来形状的性质。弹性模量、剪切模量、泊松比、体积压缩模量。弹性模量：表示材料抵抗变形的能力。低温下（

6、i2O使玻璃分子体积缩小而使E提高*硼反常：在15%（wt）有极值。*硼铝反常（铝硼硅酸盐）EB2O3%15当>1时[BO4]、[AlO4]，E增大。当0<<1时[BO4]、[BO3]、[AlO4]，E减小。当<0时[BO3]、[AlO6]、[AlO4]，E又增大。硼铝反常（铝硼硅酸盐）(Na2O–Al2O3)B2O3=（2）热处理*淬火玻璃E<退火玻璃E约2~7%*玻纤在300~350C处理后E增大同块状玻璃。*晶化后E增大，取决于主晶相种类、性质。（3）温度*TE(大多数硅酸盐玻璃)。离子间距增大*石英、高硅氧玻璃和派莱克斯玻璃的E随温度升高而增大。（内部结

7、构重组，弱结合转强结合）3.弹性模量的计算E=∑EiPi（Kgf/mm2）Pi--wt%P96三、玻璃的硬度和脆性（hardnessandbrittleness)硬度1.意义：玻璃抵抗其它物体侵入其内部的能力。2.表示方法：显微硬度莫氏硬度（5~7）研磨硬度刻划硬度显微硬度（压痕法）正方锥以一定载荷压在玻璃表面，得一压痕，用显微镜测其对角线长度。H=1.854P/l2l--对角线长(mm)P--载荷（Kgf/mm2）3.组成对硬度的影响*F离子使H提高。M离子使H降低。*同类玻璃，M离子场强越大H越高。