离子交换增强玻璃

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A. 增加玻璃强度的方法有哪些

玻璃最早用于装饰物品是在公元前30 0 0 年的埃及和近东地区。 后来人们发明模压成型制作成玻璃器皿。 现在， 玻璃因其光学透过性能好， 制造成本低，工艺控制简单及易加工型等， 被广泛应用于农业， 交通， 电子， 航空及航天等领域。 但是由于玻璃的本质脆性及低强度限制了其进一步发展。强度是指材料抵抗破坏或失效的能力。 从力学角度分析， 强度是指材料在一定载荷作用下发生破坏时的最大应力值。 对于脆性材料， 断裂强度最能反映它的力学性能。 断裂必须克服固体的内聚力， 原子键必须断开， 材料的理论强度恰恰是原子键能的一种反映。 根据化学键的结合强度计算，玻璃的理论强度为E /IO 的数量级。 那么照此推算玻璃的强度应该约为7 0 0 0 M P a 。 但在现实应用中，玻璃的实际强度只有8 0 ~10 0 M P a ， 比理论强度低2~3个数量级。 实际强度和理论强度的巨大差距是由于玻璃中存在微裂纹所导致的。 影响玻璃实际强度的因素很多: 如存放环境( 如温度、 湿度、 气氛、 存放的时间等)、 表面机械加工、 样品尺寸、 加载速度、 机械划伤以及内部不均匀性( 气泡、 结石)等， 其中表面微裂纹的存在对玻璃实际强度影响最大。 由于很多应用都需要高强度的玻璃， 因此提高玻璃的强度是解决问题的关键。 为了提高玻璃的力学性能， 研究人员探讨了许多不同的方法。其中表面处理， 如物理钢化， 化学钢化， 酸处理及涂层等， 是最常见的几种方法。2提高玻璃强度的方法2. 1物理钢化利用物理原理在玻璃表面预制压应力层的方法称为物理增强法或者物理钢化。 将玻璃加热到乃温度以上， 然后使热的玻璃表面均匀的快速冷却， 表面的热状态结构被冻结， 当玻璃内部逐渐降温时， 先冷却的外表面层就会制约内部的收缩， 于是在玻璃表面产生压应力， 在玻璃内部形成拉应力。物理增强的优点是成本低， 产量大， 具有较高的机械强度、 耐热冲击性( 最大安全工作温度可达28 7 . 7 8 ℃)和较高的耐热梯度( 能经受20 4 . 4 4 ℃)， 但是对玻璃的厚度和形状有一定的要求， 不能钢化2咖以下的玻璃样品， 不能加工复杂零构件， 同时还存在钢化过程中玻璃变形的问题， 无法在光学质量要求较高的领域内应用。 另外， 物理钢化后的玻璃不能切割加工等， 有可能存在自爆现象。2. 2化学钢化2 6 7 2009 年中国玻璃行业年会暨技术研讨会论文集利用化学方法在玻璃表面预制压应力层的方法称为化学增强法， 又称离子交换增强法。 化学增强法是19 6 0 年由R e se a r e hC o rp o ra tio n 最早申请了英国专利。 离子交换增强的原理是: 根据离子扩散的机理米改变玻璃的表面组成， 在一定的温度F 把玻璃浸入到高温熔盐中， 玻璃中的碱金属离子与熔盐中的碱金属离子因扩散而发生相互交换， 产生“挤塞” 现象， 使玻璃表面产生压缩应力，从而提高玻璃的强度。离子交换增强技术分高温型和低温犁两种。 低温离子交换是指在低于玻璃应变点温度以下， 玻璃中的小半径碱金属离子N a + 与熔盐中的人半径碱金属离子K + 进行交换， 产生挤塞现象从而增强玻璃表面。 19 62年K istler以硅酸盐玻璃为原料首先进行了K ＇- N a ’ 离子交换增强研究。 高温型离子交换则是玻璃中的大半径碱金属离子N a + 、 K + 与熔盐中的小半径碱金属离子L i+ 进行交换， 产生低膨胀表面层而达到增强的目的。 由于人部分的玻璃含钠玻璃， 因此很多研究集中在低温离子交换的原理及应用。离子交换增强玻璃的特点是强度高， 应力均匀， 稳定性好， 无自爆现象， 可切裁加工， 不变形，不产生光畸变， 适用于形状复杂、 厚度较小的玻璃制品的增强。 到目前为止， 离子交换增强是强化3m m 以下异型薄玻璃的唯一有效的方法。 离子交换增强玻璃性能优异， 主要应用于宇宙飞船、 军用飞机、 高速列车、 战斗车辆、 舰船风挡和侧窝等高技术领域。虽然单步离子交换可以提高玻璃的强度， 但是强度的分散性还是比较大。 另外， 离子交换增强只适用于含碱金属玻璃， 对于其他玻璃不能利用这种方法增强。 离子交换所用的硝酸钾废弃盐的处理给环境带来不利。 此外， 清洗离子交换玻璃也需要大量的水， 因此， 成本高， 不利于强化普通用途的玻璃。’2. 3酸处理除了应力增强处理外， 还可以利用酸腐蚀的方法去除表面微裂纹。 酸腐蚀的原理是通过酸侵蚀除去玻璃表面裂纹层或使裂纹尖端钝化， 减小应力集中， 以恢复玻璃固有的高强特性。 由于酸洗是除去表面微裂纹， 所以必须选择强侵蚀能力的酸， 如氢氟酸。 但单用氢氟酸不容易得到光滑的表面，侵蚀后产生的盐类都附着在玻璃的表面， 为了除去盐类， 需在氢氟酸中加入硫酸、 磷酸和硝酸等强酸。 平板玻璃经酸腐蚀后， 强度可达到8 0 010 0 0 M P a 。 但是酸处理后的玻璃表面极为脆弱， 很容易受到外界环境的侵蚀， 表面硬度降低， 强度不能有效保持。 此外， 酸腐蚀玻璃不耐高温处理， 经高温腐蚀后强度急剧下降。2. 4 涂层保护随着能源成本的提高， 采用涂层增强玻璃是经济节能的有效方法。 人们采用不同的方法制备了不同的涂层， 如溶胶一凝胶硅涂层， 有机一无机复合涂层， 环氧树脂涂层以及有机硅改性涂层。 这些涂层都可以提高玻璃的力学性能。 研究人员建立了不同的理论来解释涂层的增强效应。 有人提出玻璃表面裂纹的填充及部分填充时溶胶一凝胶涂层的增强机理。 另外， 泊松抑制效应被认为是环氧涂层的增强机制。 但是， 最新研究则认为玻璃与涂层的热膨胀系数差异产生的闭合应力是解释玻璃强度提高的合理模型。 涂层虽然制造工艺简单， 成本低， 但是涂层容易受到外部环境的影响。 涂层一旦受到破坏， 玻璃强度将明显下降。 这是制约涂层发展的原因之一。3 结语普通玻璃强度的提高一直是玻璃深加工研究人员关注的焦点。 对于不同用途的玻璃可以根据设计要求采用不同的增强方法。 另外， 对于特殊用途的玻璃呵以采用结合传统增强工艺的办法提高强度。

B. 荷载规范8.3.3是指第一款和第三款是指什么，玻璃幕墙属于第几款

玻璃幕墙是指用钢化玻璃覆盖墙壁的工程。钢化玻璃是具有良好的机械性能和耐热抗震性能的玻璃；钢化玻璃破碎后呈无锐角的小碎片，实现了对人体的伤害极大地降低；钢化玻璃具较良好的热稳定性，能够满足建筑上的环境冷热变化、阳光、室内外遮光、供暖或冷气的热冲击等要求条件。
使用材料：钢化玻璃 钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，是经过强化处理，具有良好的机械性能和耐热抗震性能的玻璃。为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，改善了玻璃抗拉强度。钢化玻璃的主要优点有两条，第一是强度较之普通玻璃提高数倍，抗弯强度是普通玻璃的3到5倍，抗冲击强度是普通玻璃5到10倍，提高强度的同时亦提高了安全性。 使用安全是钢化玻璃第二个主要优点，其承载能力增大改善了易碎性质，即使钢化玻璃破坏也呈无锐角的小碎片，对人体的伤害极大地降低了。钢化玻璃的耐急冷急热性质较之普通玻璃有2到3倍的高，一般可承受150LC以上的温差变化，对防止热炸裂有明显的效果。 钢化玻璃按生产方法可分为化学钢化法和物理钢化法两种。 物理钢化玻璃 物理钢化法是目前国内外广泛应用的一种方法，其中按淬冷介质的不同，又可分为风冷钢化、液冷钢化和冷却板钢化。
玻璃幕墙的产品特点：
1． 安全性：破裂后呈碎小钝角颗粒，对人体不会造成重大伤害。
2． 高强度：一般是同等厚度普通玻璃的3～5倍。
3． 挠 度：比普通玻璃大3～4倍。
4． 热稳定性：钢化玻璃能经受的温差是退火玻璃的2～3倍，最高使用温度则接近300℃。
5． 表面应力：69～168Mpa，物理钢化玻璃具有特殊的应力结构，使其在受到破坏时碎片区域保留在框架之内，具备一定的抗冲击性能。
6． 钢化处理后的玻璃不能进行再加工. 产品标准： 国标GB/T9963-1998 产品用途： 适用于需要抵挡稍强风压及热辐射的建筑物外墙、玻璃门窗、室内隔断等，特别适应夹层玻璃天棚。
生产参数： 最大规格：3000×2200 产品厚度：4～19 生产品种：水平钢化玻璃 化学钢化玻璃 化学钢化玻璃（又称离子交换增强玻璃）：通过离子交换，玻璃表层碱金属离子被熔盐中的其它碱金属离子置换，使机械强度提高的玻璃。

C. 钢化玻璃是怎样冶成的

玻璃钢化的方法主要有物理钢化法和化学钢化法。
所谓物理钢化法就是版将玻璃加热至接近权玻璃的软化温度, 然后对其两侧同时吹以空气使其迅速冷却, 以增加玻璃的机械强度和热稳定性的生产方法。加热玻璃的淬冷是甩物理钢化法生产钢化玻璃的一个重要环节, 对玻璃淬冷的基本要求是快速且均匀地冷却, 从而获得均匀分布的应力, 为得到均匀的冷却玻璃, 就必须要求冷却装置有效疏散热风、便于清除偶然产生的碎玻璃并应尽
量降低其噪音。
化学钢化法即是通过化学方法改变玻璃表面组分, 增加表面层压应力, 以增加玻璃的机械强度和热稳定性。由于它是通过离子交换使玻璃增强, 所以又称为离子交换增强法。根据交换离子的类型和离子交换的温度又可分为低于转变点温度的离子交换法简称低温法 和高于转变点温度
的离子交换法简称高温法。

参考：http://..com/question/440376325.html

D. 钢化玻璃是一类性能良好的玻璃，它可以克服玻璃质脆易碎的缺点。离子交换法是玻璃进行钢化的一种重要方法

(1)纯碱；来石灰石；自Na 2 CO 3 +SiO 2 CaSiO 3 +CO 2 ↑ (2)4HF+SiO 2 =SiF 4 ↑+2H 2 O (3)化学变化 (4)不能；碳酸氢钾在475℃时会分解得到二氧化碳气体，影响玻璃的质量

E. 为什么钢化玻璃与普通玻璃成分相同，但是却比普通玻璃来的坚固

我来说直来白点吧，就是说自玻璃在烧热以后，表面急速风冷使玻璃表面通过热胀冷缩的原理往玻璃内部收缩。然后调小风压。使玻璃内部的材质匀速降温。好了。玻璃有有了一种往外的膨胀力。传说中的应力。这个应力在我们使用中可以抵消很多外部的力量，外面的力量没有应力大，玻璃就不会烂。
再来说为什么破损成颗粒状，因为应力层破坏了，里面的力量就会宣泄而出，因为整版玻璃都有力量被锁在里面。所以他们就找到了自己的方法释放力量，全都都在放所以说就变成个体的小颗粒了

F. 什么是强化玻璃

强化玻璃又称钢化玻璃，它是利用平板或浮法玻璃加热到一定温度后版迅速冷却或经化权学方法进行处理的玻璃，除保持原有的透明可视性外还能抵抗低温急变，机械强度高、耐冲击、即使破碎，也是形成5mm左右无尖锐棱角的小颗粒状碎片，对人的伤害较小。钢化玻璃是一种安全玻璃，普通用来做商店、酒店的玻璃门和汽车的边侧窗玻璃。