玻璃裂紋形成原理 高硼硅玻璃耐摔嗎

        玻璃擁有良好的透過、透光性能，化學(xué)穩(wěn)定性較高，并且可以根據(jù)加工方法不同而獲得較強的機械強度與保溫隔熱效果，因此能夠用于各行各業(yè)，滿足不同的需求。我們將在本篇文章中介紹玻璃開裂的原理，幫助大家避免，并以高硼硅玻璃來說明材質(zhì)對于玻璃性質(zhì)有何影響。

一、玻璃裂紋形成原理

        從微觀上來講,玻璃雖然不是晶體,但是數(shù)十個原子范圍內(nèi),其原子結(jié)構(gòu)呈有序排列.有鈉、鈣、氧等原子參雜到氧——硅網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)當(dāng)中,這些都?xì)w于玻璃的形成體一類.其微裂紋產(chǎn)生的初始,就是在這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的脆弱部位開始.

        玻璃自從熔制好后,開始冷卻到一定溫度,就開始產(chǎn)生大量的微裂紋.這些微裂紋較小,需要在電子顯微鏡下才能看到.這些微裂紋的存在就是玻璃的實際強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其理論強度的原因.微裂紋產(chǎn)生的原因是由于玻璃的內(nèi)應(yīng)力太強大,而應(yīng)力強大的原因是玻璃的粘度隨著溫度的下降而加大的速度太快,且由于氧——硅鍵等原子間鍵能高,鍵長短,以至于原子沒有時間調(diào)整到其原子間作用力的平衡位置.由于原子間的作用力不平衡,所以產(chǎn)生微裂紋.(所以退火能清理玻璃的內(nèi)應(yīng)力.而長時間在溫度較高的環(huán)境下使用的玻璃也會發(fā)生析晶現(xiàn)象.)

        當(dāng)玻璃在宏觀上受力時,裂紋就會從受力更強或應(yīng)力更大的微裂紋處開始擴大.直至裂紋擴展到整面玻璃.

        這就是玻璃裂紋形成的原理.

二、高硼硅玻璃耐摔嗎

        玻璃的成分雖然對其強度有一定影響,但并不是主要因素.主要因素是對玻璃表面微裂紋的后期處理工藝.

        玻璃的理論強度很高,但是由于冷卻后表面存在大量的微裂紋,造成其實際強度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于理論強度.比如燈泡的泡殼,剛出爐、剛剛冷卻的泡殼掉在水泥地上不會碎,而是彈起.完全冷卻后就會非常脆弱.

        如果在玻璃剛出爐時進行有效處理,降低微裂紋的數(shù)量或者控制受力時微裂紋的擴大,就能大大提高玻璃的實際強度.比如進行表面噴涂、化學(xué)鋼化、物理鋼化等工藝.

        當(dāng)然,不同成分的玻璃其處理工藝的難易程度也不同.高硼硅玻璃耐急冷急熱性能較好,料性好,易于加工成形.因此常用來做器皿玻璃.

相關(guān)概念

玻璃

        玻璃是非晶無機非金屬材料，一般是用多種無機礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長石、純堿等)為主要原料，另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。有時把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也稱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系玻璃。

強度

        力學(xué)上，材料在 外力作用下抵抗破壞（ 變形和斷裂）的能力稱為強度。強度是機械零部件首先應(yīng)滿足的基本要求。

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