无机化工论文_硅酸盐玻璃的力学性能研究
文章目录
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 硅酸盐玻璃的结构特点
1.2.1 碱金属氧化物在硅酸盐玻璃中的作用
1.2.2 碱土金属氧化物在硅酸盐玻璃中的作用
1.2.3 氧化硼在硅酸盐玻璃中的作用
1.3 玻璃的力学性能研究
1.3.1 硅酸盐玻璃结构与力学性能的关系
1.3.2 硬度与韧性
1.3.3 弹性性能
1.3.4 力学性能的改进方法
1.4 课题主要研究的内容及意义
第2章 实验流程及方法
2.1 样品制备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器
2.1.3 制备过程
2.2 材料表征方法
2.2.1 差热扫描量热法
2.2.2 拉曼光谱
2.2.3 红外光谱测试
2.2.4 粘度测试
2.2.5 维氏硬度
2.2.6 弹性性能
2.2.7 热膨胀系数
2.2.8 密度测试
第3章 网络联接程度对硅酸盐玻璃结构和力学性能的影响
3.1 引言
3.2 实验
3.2.1 样品的制备
3.2.2 测试方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 网络联接程度对硅酸盐玻璃物理性能的影响
3.3.2 网络联接程度对硅酸盐玻璃流变性能的影响
3.3.3 网络联接程度对硅酸盐玻璃结构的影响
3.4 本章小结
第4章 混合碱土效应对硅酸盐玻璃结构和力学性能的影响
4.1 引言
4.2 实验
4.2.1 玻璃的制备
4.2.2 测试方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 混合碱土效应对硅酸盐玻璃物理性能的影响
4.3.2 混合碱土效应对硅酸盐热学性能的影响
4.3.3 混合碱土效应对硅酸盐玻璃结构的影响
4.4 本章小结
第5章 硼硅酸盐玻璃的力学性能研究
5.1 引言
5.2 实验
5.2.1 玻璃的制备
5.2.2 测试方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 硼硅酸盐玻璃的物理性能研究
5.3.2 硼硅酸盐玻璃的热学性能研究
5.3.3 硼硅酸盐玻璃的结构分析
5.4 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
在学期间主要科研成果
文章摘要:传统的钠钙硅酸盐玻璃因其熔化温度较低,生产工艺较为简单,产量高而广泛应用于人们的日常生活中。但是其机械强度普遍较低,为了改进它的机械强度,人们主要是通过对玻璃进行物理钢化、化学增韧以及氢氟酸处理等。对于玻璃材料而言,探究其组成、结构、性能之间的关系,对我们研究玻璃的力学性能非常重要。本文使用拉曼光谱、红外吸收光谱、粘度分析、热膨胀分析以及压痕法等测试手段来研究硅酸盐玻璃结构与性能之间的关系,然后设计玻璃组成,对其硬度、弹性模量和抗开裂性等性能进行一定程度的改进。研究结果如下:（1）研究了网络联接程度对硅酸盐玻璃结构以及性能的影响。研究表明,当网络联接程度较低（即非桥氧含量高）时,玻璃的原子堆积密度较大,摩尔体积相对较低,导致更高的弹性模量和泊松比,其硬度和脆性值也更高,而韧性值较低,抗开裂能力相对较弱;相反,网络联接程度较高时,玻璃的粘度值较高,拥有较小的热膨胀系数。在压痕过程中致密化占据优势,玻璃的致密化程度越高,其抗开裂能力越强,这反映在压痕经过退火处理后,其残留应力降低的程度大。IR光谱表明,L1、L2样品的非桥氧含量要低于H1和H2,与我们计算结果一致。而且在此玻璃体系中,铝离子以铝氧四面体形式存在和硅氧四面体相连接,起到增强玻璃网络的作用。（2）研究了不同MgO/CaO比对硅酸盐玻璃结构以及性能的影响。研究表明,随着MgO/CaO比的增加,玻璃的转变温度Tg逐渐增大,热膨胀系数是逐渐降低的,玻璃的硬度和脆性值都呈现先减小后增大的趋势,在MgO/CaO=1（HDM3）时达到最小值(Hvmin=5.36 GPa,Bmin=5μm
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