鋁硅準(zhǔn)二元玻璃硬度和抗碎裂性演化的結(jié)構(gòu)起源

編號：CYYJ02909

篇名：鋁硅準(zhǔn)二元玻璃硬度和抗碎裂性演化的結(jié)構(gòu)起源

作者：丁志松 王兵兵 王振濤 喬昂 顧少軒 陶海征

關(guān)鍵詞： 鋁硅酸鹽玻璃 氣動懸浮技術(shù) 硬度 抗碎裂性 相界面

機(jī)構(gòu)： 武漢理工大學(xué)

摘要： 為探究準(zhǔn)二元鋁硅玻璃硬度和抗碎裂性隨組分變化的結(jié)構(gòu)起源,采用激光加熱氣動懸浮技術(shù),制備了組分為x Al2O3·(100-x)SiO2(30≤x≤63,摩爾分?jǐn)?shù))的系列玻璃樣品。利用顯微維氏硬度儀對玻璃的硬度、抗碎裂性進(jìn)行了詳細(xì)表征。結(jié)果表明:隨著Al2O3含量增加,玻璃硬度逐漸升高,于x=63時(shí)硬度最大(8.94GPa);而玻璃的抗碎裂性隨Al2O3含量的增加呈現(xiàn)非線性變化,并于x=63時(shí)出現(xiàn)最大的抗碎裂性(19.49 N)。結(jié)構(gòu)解析發(fā)現(xiàn):隨著Al2O3含量增加,原子堆積密度和平均場鍵能密度的升高是導(dǎo)致玻璃硬度上升的原因;存在分相的玻璃中相界面可有效提升玻璃的抗碎裂性能,而單相均勻玻璃中Al含量的提升亦會明顯提升玻璃的抗碎裂性,這兩者之間的協(xié)同和相互競爭是準(zhǔn)二元鋁硅體系玻璃抗碎裂性出現(xiàn)非線性變化的結(jié)構(gòu)根源。莫來石相區(qū)組分的玻璃結(jié)構(gòu)類似,抗碎裂性未發(fā)生明顯的變化。