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物理鋼化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)顯微鏡,精密地控制鋼化工藝過程物理鋼化 由于玻璃存在以上缺陷，人們花費(fèi)不少精力試圖實(shí)現(xiàn)提高玻璃強(qiáng)度的目的。在工業(yè)上增強(qiáng)玻璃的方法最重要的仍然是物理鋼化法。這種方法是將玻璃加熱到稍低于其軟化溫度，然后驟冷。在快速驟冷期間，玻璃外部急速冷卻，而內(nèi)部冷卻較漫，并且在外部已變成剛性后仍繼續(xù)收縮。內(nèi)部的這一收縮對(duì)表層產(chǎn)生拉伸作用，促使表層處于壓應(yīng)力之下，而內(nèi)部產(chǎn)生起補(bǔ)償作用的張應(yīng)力。 精密地控制鋼化工藝過程可制得各種實(shí)用的增強(qiáng)制品，如玻璃器皿或大玻璃杯和大玻璃管。但這種方法也有缺點(diǎn)和局限性。因?yàn)榧然蚝苄〉耐拱键c(diǎn)都將成為物理鋼化制品的最薄弱點(diǎn)，為此試樣的形狀也受到限制。離子交換處理就是把玻璃試樣置入一個(gè)熔融硝酸鹽浴中浸沒一定的時(shí)間。對(duì)鹽的選擇取決于玻璃中最初存在的堿，對(duì)離子交換條件的選擇則取決于所需的不同性能，即強(qiáng)度、玻璃層的深度、破裂特性等等。測(cè)量處理后的玻璃強(qiáng)度最常用的方法是將玻璃棒折斷，但也可以用擺錘法或落球法在薄玻璃板或厚玻璃板上測(cè)得。這里報(bào)道的結(jié)果是玻璃棒的撓曲強(qiáng)度。 測(cè)量玻璃強(qiáng)度，重要的一點(diǎn)是必須了解玻璃表面的狀態(tài)。我們對(duì)強(qiáng)度的所有測(cè)量都是在磨蝕相當(dāng)劇烈的表面上進(jìn)行的，以便減少格里菲恩微裂紋的不規(guī)則性，使玻璃表面狀態(tài)正?；?。我們：覺得，試驗(yàn)室中所用的兩種不同類型的磨蝕具有玻璃在使用過程中所經(jīng)受的一般磨蝕的特征。一種磨蝕是擦痕磨蝕，甩150號(hào)砂礫磨料，與玻璃棒斷裂的刀口相平行摩擦，也就是說，沿會(huì)引起破裂的裂紋方向摩擦。擦痕的深度大約為30～40微米。另一種更劇烈的磨蝕是用30號(hào)SiC磨料，將好幾根玻璃棒一起置入球磨機(jī)中滾動(dòng)15分鐘。雖然形成許多深20～30微米的小坑，但裂紋仍繼續(xù)擴(kuò)展到試樣中。因此，處于壓應(yīng)力之下的表層必須有80～100微米深，才能承受這種“滾動(dòng)式磨蝕’超聲波和氣蝕對(duì)玻璃與酸溶液的相互作用的影響，從本質(zhì)上可看作是不溶的和少量ij溶的反應(yīng)物與表面脫離，在氣蝕的作用下成為松散狀態(tài)，擴(kuò)散進(jìn)入溶液中。結(jié)果，玻璃表面經(jīng)處理后變干凈了，“屏蔽"作用被消除，因此即使在提高溶液的濃度和溫度的情況下也能保證處理后的玻璃具有良好的質(zhì)量。 在超聲波的作用下，在溶液中就形成液體流動(dòng)系統(tǒng)，使勁地?cái)噭?dòng)溶液，并保證向厚度減小的界面層提供新鮮的酸。在氣蝕的作用下，玻璃表面最薄弱的部位(表面微域地形的隆起部和微裂紋的銳邊)首先被氣蝕。如果正確選擇氣蝕度，就能使氣蝕作用與酸的化學(xué)作用有利地結(jié)合起來，保證表面的微域地形平整光滑并獲得理想的增強(qiáng)效果。 我們還試驗(yàn)了在永中處理時(shí)超聲波對(duì)玻璃表面質(zhì)量和玻璃強(qiáng)度的影響。 試驗(yàn)結(jié)果表明，具有火拋光表面的玻璃在強(qiáng)度為18瓦／平方厘米的超聲波場(chǎng)中在水中處理兩分鐘后不但沒披削弱，甚至稍有增強(qiáng)，同時(shí)表面還獲得一種特有的光澤，顯然，這是由于硅酸凝膠體被消除的原因。 采用超聲波能省去玻璃的預(yù)洗滌過程，因?yàn)楦鞣N雜質(zhì)在20秒鐘內(nèi)就在溶液中擴(kuò)散開了。試驗(yàn)表明，采用超聲波化學(xué)法增強(qiáng)窗玻璃，所去除和損耗的玻璃層的厚度以及供處理用的氫氟酸的相對(duì)耗量能減少五分之四。 采用超聲波化學(xué)法增強(qiáng)窗玻璃并給玻璃表面加上起保護(hù)作用的有機(jī)硅膜，這種方法特別適用于因其他原因造成玻璃機(jī)械損傷的場(chǎng)合。
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