高硬度高韧性特种玻璃的研究

摘要

本文旨在对无机非金属透明玻璃，尤其针对移动设备触摸屏面板的硬度、韧性以及抗冲击性进行系统研究。利用高温熔融法制备高硬度高韧性特种玻璃。以SiO2-B2O3-Al2O3-CaO-MgO为基础配方引入适量的ZrO2、SrO、TiO2、K2O、Sb2O3、SnO2等氧化物，并通过改变各物质含量以寻求玻璃硬度、韧性以及抗冲击性的变化规律。
　　此外，针对此玻璃熔制时粘度大，气泡不易排出的特点，研究了高粘度时澄清剂Sb2O3与SnO2的引入量及比例，以及引入物质中CO32-与NO3-部分的比例，对排出气泡的影响。
　　最终得出有效的最佳的CaCO3与Ca(NO3)2·4H2O比例是9wt％∶4wt％，Sb2O3与SnO2的比例是0.4wt％∶0.3wt％。SiO2、B2O3和Al2O3最佳含量分别为57wt％、7.3wt％、8wt％。ZrO2、TiO2对玻璃硬度和弹性模量提升较大，最佳含量分别为1.2wt％和0.15wt％。“混碱效应”对玻璃机械性能有显著提高，最佳的MgO、CaO、SrO比例是14wt％∶11wt％∶2wt％。K+有增加玻璃硬度的作用，但K+含量超过0.5wt％会降低玻璃的抗冲击性。
　　本实验制得最佳玻璃的维氏硬度586Hv，弹性模量67.5GPa，抗冲击性能能承受钢球(78g)自由落体高度61cm。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 触摸屏的起源

1．2 触摸屏技术的高速发展

1．3 触摸屏玻璃面板

1．4 触摸屏玻璃面板的性能要求

1．5 触摸屏玻璃面板的研究现状

1．6 触摸屏玻璃面板存在的问题

1．7 目的与意义

1．8 研究思路

第二章 高硬度高韧性特种玻璃的制备

2．1 玻璃的配方

2．1．1 各物质在玻璃中的作用

2．1．2 原料的选择

2．1．3 玻璃引入成分有效百分含量的计算

2．1．4 称取原料的计算

2．1．5 玻璃配方设计原则

2．1．6 玻璃配方设计方案

2．2 玻璃的熔制

2．2．1 形成不透明硅酸盐体

2．2．2 形成玻璃液

2．2．3 玻璃澄清与玻璃均化

2．2．4 玻璃冷却成型

2．3 玻璃制备所需的仪器及物品

2．3．1 称量及研磨阶段所需的仪器以及物品

2．3．2 玻璃熔制的设备及所需其他物品

2．4 玻璃制备的步骤

2．4．1 玻璃原料的称量

2．4．2 玻璃的熔制步骤

2．4．3 试样的退火

2．5 玻璃的加工

第三章 高硬度高韧性特种玻璃性能的测试及原理

3．1 透过率的测试以及原理

3．2 硬度的测试以及原理

3．3 弹性模量的测试以及原理

3．4 抗冲击性的测试以及原理

3．5 密度的测试以及原理

3．6 热膨胀系数的测试以及原理

第四章 测试结果及分析

4．1 CO32-与NO3-的比例对清除气泡的影响

4．2 Sb2O3与SnO2的含量及比例对玻璃澄清的影响

4．3 玻璃形成体SiO2与B2O3的含量对玻璃性能的影响

4．4 SiO2与Al2O3含量比对玻璃性能的影响

4．5 ZrO2对玻璃性能的影响

4．6 TiO2对玻璃性能的影响

4．7 SrO取代低价碱土金属对玻璃性能的影响

4．8 不同MgO和CaO的比例对玻璃性能的影响

4．9 碱金属K2O对玻璃性能的影响

4．10 玻璃的其他性能

4．10．1 透过率

4．10．2 密度

4．10．3 热膨胀系数

结论

致谢

参考文献