视镜玻璃的弹性模量与热处理的关系
发布时间:2013年03月25日 浏览:
由于弹性模量随温度的升高而降低,淬火视镜玻璃基本保持了高温状态的疏松结构,因此同组成的淬火玻璃的弹性模量较退火玻璃小,一般低2~7%,具体降低的幅度与淬火的程度、玻璃的组成有关。同样,玻璃纤维的弹性模量要比同组成的退火玻璃的低,这是由于玻璃纤维是在几十分之一秒的瞬间内凝固而成。例如块状玻璃的弹性模量E为803.6×108Pa,而同成分的玻璃纤维的弹性模量E仅为774.2×108Pa,这可能是常温下视镜玻璃纤维的结构在一定程度上保持了高温状态的结构。但玻璃纤维只要在300~350℃热处理若干时间后,再冷却到室温,其弹性模量E就与块状玻璃的相同。
视镜玻璃在微晶化后,弹性模量是增高的,对不同组成的Li2O—K2O—Al2O3—SiO2系统玻璃以Au为成核剂诱导析晶后,其弹性模量普遍增高。其增高值随组成不同可达10%左右,当Al2O3含量为7%时,出现最高值。微晶化后弹性模量的增高幅度主要取决于析出的主晶相的种类和性质。
除此之外,玻璃的弹性模量还与其测试制度和条件有关。目前用静态法和动态法进行测定。静态法是直接根据试样弯曲及扭转力矩后的变形大小来进行测定。动态法是根据弹性波在玻璃介质传输过程中,其振动频率与介质固有频率相同时发生共振而得到最大的振幅。此时,介质固有频率、试样大小、重量和杨氏模量间有如下关系:
5
2109814ו=
dflEL5.1.3玻璃视镜的硬度与脆性
5.13.1玻璃的硬度
硬度可以理解为固体材料抵抗另一种固体深入其内部而不产生残余形变的能力。玻璃硬度的表示方法有:莫氏硬度(划痕法)、显微硬度(压痕法)、研磨硬度(磨损法)和刻化硬度(刻痕法)等。一般玻璃用显微硬度表示。此法是利用金刚石正方锥体以一定负荷在玻璃表面打入印痕,然后测量印痕对角线的长度,按式(5-18)进行计算:
2
854.1LPH=
(5-18)
式中
H—显微硬度P—负荷(N)
L—印痕对角线长度(mm)
玻璃的硬度主要决定于化学成分及结构。在硅酸盐玻璃中,以石英玻璃为最硬,硬度在(67~120)×108Pa之间。含有B2O3(10~14)%硼硅酸盐视镜玻璃的硬度也较大。高铅的或碱性氧化物的玻璃硬度较小。
一般地说,网络生成体离子使视镜玻璃硬度增加,而网络外体离子则使玻璃硬度降低,随着网络外体离子半径的减小和原子价的上升硬度增加。硼反常现象、硼铝反常现象及“压制效应”同样反映在硬度—组成的关系中,使硬度出现极值。此外,阳离子的配位数对硬度也有很大影响,一般硬度随配位数的上升而增大。
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