锂铝硅玻璃二次强化分析
双级时效高强7000系铝合金第二相强化分析
双级时效高强7000系铝合金第二相强化分析——（仅考虑第二相导致沉淀强化）材料1303 袁唐知久0603130322时效分为单级或分级时效。
顾名思义，单级时效是指在单一温度下进行的时效过程。
它工艺简单，但组织均匀性差，抗拉强度、屈服强度、条件屈服强度、断裂韧性、应力腐蚀抗力性能很难得到良好的配合。
分级时效是在不同温度下进行两次时效或多次时效。
在较低温度进行预时效，目的在于在合金中获得高密度的G.P 区，由于G.P 区通常是均匀成核的，当其达到一定尺吋后，就可以成为随后沉淀相的核心，从而提高了组织的均匀性。
在稍高温度保持一定时间进行最终时效。
由于温度稍高，合金进入过时效区的可能性增大，故所获得合金的强度比单级时效略低，但是这样分级时效处理后的合金，其断裂韧性值高，并改善了合金的抗腐蚀性，提高了应力腐蚀抗力。
一般情况下，7000系列Al-Mg-Zn-Cu 系合金经固溶淬火后获得的过饱和固溶体（SSS ）脱溶序列为：过饱和固溶体（SSS ）→ G.P .区→ η '相→η 相（MgZn 2）析出相的脱溶沉淀过程呈连续变化。
脱溶序列中的 G.P .区、 η '相和η 相是Al-Mg-Zn-Cu 系铝合金主要的沉淀相。
第二相强化是 Al-Mg-Zn-Cu 系合金主要的强化机制：析出相本身对位错运动有有效障碍。
析出相与院士组织的共格和半共格关系造成的应力场也会导致缺陷运动的减慢。
合金中析出相的性质，包括析出相种类、尺寸以及体积分数都将影响其与位错的作用方式，位错运动受阻最大时体现的强化效果最强。
根据第二相特性的不同，第二相强化可分为沉淀强化和弥散强化两种。
这里仅从时效析出第二相导致沉淀强化的角度来讨论。
Al-Zn-Mg-Cu 系合金于第一级时效时，这时候沉淀强化占主导作用，此时最主要沉淀析出相是与基体共格、尺寸细小的 G.P .区，位错以切割析出相的方式通过它们。
1 析出相体积分数f 的变化一级时效时，析出的单个 G.P.区对滑移位错的阻碍作用很小，随着时效的进行已经形成的G.P.区不断的变大，同时新的G.P.区不断析出，便能引起合金屈服强度大幅度提高。
最新锂铝硅玻璃二次强化分析教学文案
锂铝硅玻璃化学强化分析报告1.锂铝硅玻璃发展目前智能手机已经占据手机市场主要份额，且显示屏占比越来越高，碎屏成为手机使用最常见的破坏原因。
此外各大手机厂商都有降低保护屏玻璃厚度的强烈列需求。
随着柔性屏的出现，高强度曲面玻璃保护屏也成为新的需求，高铝硅玻璃的抗摔性越难越满足用户需求。
2016年中美国康宁公司推出第五代Gorilla玻璃GG5，为锂铝硅玻璃，同年中国电子旗下彩虹玻璃联合深圳东丽华科技推出凯丽6锂铝硅玻璃，旭硝子推出DT-star锂铝硅玻璃，肖特推出新肖特锂铝硅玻璃，国内旭虹光电也计划在2019年11月推出锂铝硅玻璃。
目前锂铝硅玻璃已经在手机终端市场得到普遍应用，并在终端测试整机跌落跌落性能是高铝硅玻璃将近2倍，整机跌落面跌高度以1m为标准。
其化学强化后性能也远超高铝硅玻璃。
锂铝硅玻璃是化学强化保护玻璃发展新的趋势。
2.锂铝硅玻璃结构和强化原理锂铝硅玻璃在骨干网络上与高铝硅相似，但在组成上同时引入Na、Li两种碱金属离子，可分步或同时进行K⁺—Na⁺、Na⁺—Li⁺二元离子交换，形成复合压应力层。
由于Li⁺半径更小，更容易在网络结构中迁移和交换，目前锂铝硅玻璃化学离子交换的强化方法一般分两步进行：（1）第一步在以KNO3为质量分数60%以上的混合熔盐中进行离子交换，以Na⁺—Li⁺交换为主，获得具有极深的最大压应力层，DOL＞120um；（2）第二步，在以KNO3质量分数为90%以上的混合盐浴中进行离子交换，以K⁺—Na⁺交换为主，获得较高的表面压应力。
两步完成后，玻璃表面就形成了较厚的复合压应力层。
锂铝硅玻璃交换过程如下图所示：3.锂铝硅玻璃强化性能美国康宁公司所研制的第 5 代大猩猩玻璃不同于前4代，其为含 Li2O 的锂铝硅酸盐( Li2O-Na2O-Al2O3-SiO2 )玻璃体系。
其适用于二步法化学强化工艺，DOL大于100μm，比第4代产品的DOL（75um）明显改善。
彩虹集团联合深圳东丽华科技有限公司紧跟康宁公司的GG5盖板玻璃开发了一款类似产品，在2016年10月试制成功，产品命名为凯丽6（GL KAILLY®6，简称GK6），是中国第一款商用锂铝硅酸盐屏幕保护玻璃，锂铝硅酸盐结构与钠铝硅酸盐结构类似，因其同时含有Li⁺和Na⁺，更适合二步法化学强化工艺，其力学性能比高铝硅酸盐提高30%以上，其抗折弯性能也比高铝硅酸盐性能高出20%以上，使智能手机屏幕玻璃跌伤率得到降低，其强化条件与性能测试结果如下表所示：康宁采用含Li2O的锂铝硅玻璃进行二步法化学强化，第一步采用60%KNO3和40%NaNO3的混合盐浴在390℃强化2h，CS为500MPA 以上,DOL为120um左右；第二步将第一步的样品放入KNO3纯盐中进行化学强化1h，CS为800MPA以上。
玻璃二次强化原理
玻璃二次强化原理
玻璃二次强化是通过特定的处理方法对玻璃进行增强，提高其强度和耐热性能的过程。
玻璃二次强化的原理主要包括以下几个方面：
1. 温度控制：玻璃在加热过程中需要控制温度。
一般采用快速升温和快速冷却的方法，使得玻璃表面和内部温度的差异变大，从而产生压力。
快速升温使得表面温度升高，快速冷却则使得表面温度迅速下降。
2. 特殊处理：在玻璃表面施加特殊处理。
常用的方法有化学处理和物理处理。
化学处理可以利用化学物质在表面形成化学反应，增加表面硬度和抗腐蚀性。
物理处理可以通过控制表面的压力和温度差异，使得玻璃变得更加坚硬和耐用。
3. 玻璃结构变化：通过温度控制和特殊处理，可以改变玻璃的晶体结构和分子排列方式。
这样可以使得玻璃变得更加致密和坚固。
同时，还可以提高玻璃的抗压强度和耐冲击性能。
总的来说，玻璃二次强化通过温度控制、特殊处理和结构变化等方法，对玻璃进行处理，以增加其强度和耐热性能。
这样可以使得玻璃具有更好的抗压强度、耐冲击性和抗腐蚀性，提高其使用寿命和安全性。
热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响
第42卷第7期2023年7月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.7July,2023热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响胡㊀伟1,2,尹勇明1,孟㊀鸿1(1.北京大学深圳研究生院新材料学院,深圳㊀518055;2.深圳市东丽华科技有限公司,深圳㊀518109)摘要:锂铝硅玻璃在深加工过程中会经历曲面成形和离子交换等热处理步骤,其压应力分布㊁结构强度均受到影响㊂本试验通过单杆静压测试㊁抗跌落性能测试及拉曼光谱等测试与表征,探究了420~640ħ的热处理对锂铝硅玻璃性能的影响㊂结果表明,在低于玻璃应变点温度60ħ至玻璃应变点温度范围内,热处理可以使锂铝硅玻璃机械性能增强,表现为密度提升㊁单位交换应力值增大㊁压应力深度减小以及单杆静压强度有所提高;拉曼光谱分析表明,上述温度范围内热处理使玻璃内部呈六元环的硅氧四面体㊁铝氧四面体的键长变短,对应拉曼振动峰强度下降,网络结构更加致密;而当热处理温度超过应变点,硅氧四面体之间的桥氧开始断裂,形成大量松散的 岛状 结构硅氧四面体,在高温情况下发生移动,机械性能下降㊂关键词:热处理;锂铝硅玻璃;离子交换;拉曼光谱;玻璃结构中图分类号:TQ171㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)07-2613-08Effect of Heat Treatment on Microstructure and Mechanical Properties of Lithium Aluminum Silicon GlassHU Wei 1,2,YIN Yongming 1,MENG Hong 1(1.School of Advanced Materials,Shenzhen Graduate School,Peking University,Shenzhen 518055,China;2.Shenzhen Donglihua Technology Co.,Ltd.,Shenzhen 518109,China)Abstract :Chemical strengthened lithium aluminum silicon (LAS)glass undergoes heat treatment steps such as curved surface forming and ion exchange during further processing,which affects its compressive stress distribution and structural strength.In this experiment,the influence of heat treatment process at 420~640ħon the properties of LAS glass was investigated and characterized by single rod static pressure test,drop resistance test and Raman spectroscopy.The results show that the mechanical properties of LAS glass can be enhanced by heat treatment at the temperature range from the strain point 60ħblow to the strain point,which is characterized by the increase of density,the increase of unit exchange stress,the decrease of compressive stress depth and the increase of static compressive strength of single rod.Raman spectrum analysis shows that the structure of the glass network is changed during the heat treatment process in this temperature range.The length of the silicon oxygen and aluminum oxygen tetrahedral bonds of the six-membered rings in the glass becomes shorter,and the structure of the linked network becomes denser.However,when the heat treatment temperature exceeds the strain point,the bridging oxygen between the silico-oxygen tetrahedrons begins to break,forming a relatively loose structure,and the mechanical properties decline.Key words :heat treatment;lithium aluminum silicon;ion exchange;Raman spectroscopy;glass structure收稿日期:2023-03-01;修订日期:2023-04-17基金项目:国家自然科学基金(51873002);广东省基础与应用基础研究基金(2020B1515120029)作者简介:胡㊀伟(1977 ),男,博士研究生,高级工程师㊂主要从事盖板玻璃方面的研究㊂E-mail:8185085@通信作者:孟㊀鸿,博士,教授㊂E-mail:menghong@ 0㊀引㊀言玻璃的热历史指其从高温冷却至常温,玻璃从熔融液态通过转变温区逐步变为固态,再经过退火温区的整个热处理过程,直接影响玻璃的理化特性[1-3]㊂当温度高于玻璃软化温度(又称黏流温度,viscous flowtemperature,T f )时,玻璃黏度相对较小,质点的流动和扩散较快,结构的改变能立即适应温度的变化,此时温度2614㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷变化对玻璃结构和性能的影响不大[4]㊂而当温度低于玻璃化转变温度(glass transition temperature,T g)时,玻璃为具有弹性和脆性特点的固态物体,温度变化对结构㊁性能的影响也相当小,实际上可认为结构已被 固定 ㊂而在玻璃发生相转变的温度范围(T g~T f)内,玻璃的黏度介于上述两种情况之间,质点可以适当移动,结构状态趋向平衡所需的时间较短,玻璃的结构状态以及结构相关的性能由转变温度区间内的热历史所决定[5]㊂大部分玻璃产品只会经历冷加工,其热历史只包括原始玻璃从熔融状态的温度逐步降至常温的过程㊂但是,随着应用场景对玻璃性能的要求越来越高,特别是对于可量产的超薄玻璃(厚度小于2mm),玻璃太薄导致其机械性能较弱,所以有必要对玻璃基体进行强化,离子交换是其中效率最高的一种强化方法㊂将玻璃置于高温熔融盐浴中,通过大粒径离子置换玻璃中的小粒径离子以产生压应力,提高玻璃的机械强度[6]㊂在化学强化玻璃体系中,与钠铝硅酸盐玻璃和钠钙硅酸盐玻璃相比,锂钠铝硅酸盐(以下简称锂铝硅)玻璃是一种专门为了压应力储存而预制设计的高强度工程玻璃[7]㊂锂铝硅玻璃除了具有更高的本征强度之外,还可以进行钠-锂㊁钾-钠二元离子交换,以获得较高的表面压应力(compressive stress,CS)和较大的压应力深度(压应力为0时对应的应力深度记为DOL-0)[8],两者极大地提高了锂铝硅玻璃的抗跌落等机械性能[9]㊂因此,锂铝硅玻璃成为智能手机等消费性电子产品盖板玻璃的首选材料[10]㊂对于需要进行化学强化的玻璃,通常在400ħ至T g温度之间维持若干小时,因为该过程温度高㊁时间长,所以增加了一个不可忽视的热历史[11]㊂同时,随着曲面显示屏的普及使用,盖板玻璃也相应地设计成三维曲面结构㊂在曲面盖板玻璃深加工过程中[12],其曲面结构一般需要在T f点温度附近进行模内热弯或模内热压成型等热成型工艺,这也成为一个新增的升温热历史㊂生产过程中发现,经过热弯处理的玻璃离子交换速度会加快,而且表现的应力状态与未热弯玻璃不同㊂目前认为是热弯造成玻璃热历史的改变,导致玻璃结构松弛,产生了新的残余应力[13]㊂因此,为制备化学强化的超薄三维曲面玻璃,原始玻璃会依次经历热弯成型和离子交换工艺等热处理流程,玻璃的结构与性能均会发生改变㊂为探究在深加工阶段高温工艺流程对玻璃性能的影响,本文以GK7超薄玻璃为样本,对锂铝硅玻璃进行一系列热处理和离子交换实验,对玻璃的机械性能进行测试,并利用拉曼光谱对玻璃内部结构进行分析㊂1㊀实㊀验1.1㊀原㊀料本试验采用深圳市东丽华科技有限公司的GK7锂铝硅玻璃,成分如表1所示㊂盐浴中硝酸钾及硝酸钠均采用以色列海法化学工业公司生产的工业级产品㊂表1㊀GK7玻璃成分Table1㊀Composition of GK7glassGlass Composition(mole fraction/%)SiO2Al2O3P2O5MgO Na2O Li2O Other GK767.016.0 3.0 2.5 6.0 5.5 5.01.2㊀热处理及其离子交换准备尺寸规格为142mmˑ68mmˑ0.7mm的若干GK7锂铝硅玻璃样品,采用精密退火炉先升高到热处理温度,然后将玻璃放入其中保温,热处理的温度以离子交换温度以及退火温度为基准,并作上下适当延伸,以20ħ为间隔,具体工艺如表2所示㊂表2㊀热处理工艺Table2㊀Heat treatment processSample number12345678910111213 Temperature/ħ 420440460480500520540560580600620640 Duration/min 303030303030303030303030㊀㊀注:1号样品为未经过热处理的样品㊂第7期胡㊀伟等:热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响2615㊀热处理完成后,将玻璃迅速取出放入石棉上缓慢冷却,随后将玻璃清洗干净进行密度测试,再进行钠-锂离子交换㊂离子交换的条件为430ħ纯硝酸钠盐浴中浸泡5h,随后采用Orihara SLP20散乱激光应力仪对样本进行应力测量㊂1.3㊀单杆静压测试和抗跌落性能测试对不同热处理㊁未强化的玻璃样品进行单杆静压测试,具体操作:将玻璃水平㊁对中放置在直径45mm㊁宽3mm 的圆环上,使用直径10mm 圆柱㊁顶端为直径10mm 球形的压头对玻璃施加压力,测试速度为10mm /min,采取极限压力测试,直至玻璃破裂㊂进一步将上述样品进行多元离子交换,即复合强化,具体工艺如表3所示,盐浴中硝酸钾及硝酸钠均采用以色列海法化学工业公司生产的工业级产品㊂再进行整机定向砂纸跌落测试,用双面胶将玻璃贴合于手机模型机前盖上,控制总质量为206g,玻璃面朝下,以自由落体方式定向跌落至贴有180目(80μm)碳化硅砂纸的大理石表面,从20cm 高度开始测试,每个高度测试3次,不破裂则升高10cm 继续测试,直至玻璃破裂,记录抗跌落高度㊂表3㊀离子交换强化工艺Table 3㊀Ion-exchange (IOX )strengthening process IOX1IOX2Salt bath composition Strengthen process Salt bath composition Strengthen process 75%NaNO 325%KNO 3430ħ,5h 8%NaNO 392%KNO 3410ħ,1h1.4㊀拉曼光谱测试本文利用拉曼光谱对玻璃结构进行研究,使用HORIBA Scientific 公司的HR Evolution 拉曼光谱系统,激光光源采用532nm 的氩离子激光光源,激光输出功率为50mW,600lines /mm 光栅,扫描光谱范围为300~2000nm,所有光谱测试均在室温下进行㊂将热处理强化前样品放置在高精度的三维平台上,实现对样品的逐点扫描,获得距玻璃表面指定距离区域显微拉曼微区信号㊂2㊀结果与讨论2.1㊀热处理与化学强化过程对密度与压应力的影响图1㊀GK7热膨胀系数随温度变化曲线Fig.1㊀Thermal expansion coefficient curve of GK7under different temperatures 首先测量未做过任何处理的GK7原始玻璃的热膨胀系数㊂采用林赛斯热膨胀仪,将待测样品水平放置于炉子中,一端固定,一端接触顶杆,顶杆由测量连接测试系统,始终与玻璃的接触保持0.5N的力㊂当温度升高,玻璃开始膨胀,不断挤压顶杆,而顶杆为了维持作用力会回缩,如此测试出样品线膨胀量㊂GK7玻璃热膨胀系数随温度变化如图1所示,当温度到达应变点564ħ左右时,玻璃热膨胀系数开始明显升高,表明在该温度下玻璃网络结构开始松弛,体积开始快速膨胀,而当温度到达膨胀软化点619ħ时,玻璃网络中链接硅氧四面体的桥氧开始大量断裂,形成的硅氧四面体基团开始游离,在热膨胀仪水平固定力保持情况下,玻璃开始变形回弹,表现为热膨胀系数突然下降,实际情况是玻璃体积膨胀愈加提升㊂进一步将经过不同温度热处理后的GK7玻璃采用岛津高精度电子密度计LDX-AUY120测量密度,其密度变化趋势如图2所示㊂480ħ之前的热处理并未对密度产生影响,当热处理温度达到500ħ时,密度升高0.11%,于520ħ达到最大值㊂继续升高热处理温度,密度开始下降,达到620~640ħ时,较未热处理样品2616㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷已经下降约0.1%㊂为了探究玻璃热处理后密度变化的原因,本文采用相同条件下离子交换及对应的质量变化㊁应力变化来进一步分析㊂取各热处理后玻璃样品,放置于430ħ纯NaNO 3盐浴中,经过5h 离子交换㊂高温熔盐中的Na 离子与玻璃中的Li 离子发生交换,由于是Na 离子半径大于Li 离子,两者带来的体积差在玻璃网络中形成挤压效应,从而形成压应力[8]㊂其中由于Li 离子非常小,使得Na-Li 交换又比K-Na 交换更为容易和快速,因此离子交换深度一般达100μm 以上,形成深层压应力[14-15]㊂其应力分布采用Orihara SLP2000散乱激光应力仪进行测量,由于受发射激光本身分辨率的影响,玻璃表面至内部30μm 深度的压应力测量精度较低;根据能量守恒原则,化学强化玻璃中张应力与压应力存在平衡关系,玻璃内部张应力区的张应力积分(CT-IN)与表面压应力积分相等,采用CT-IN 与样品厚度T 之比表征单位厚度下玻璃存储的张应力大小,即张应力线密度(CT-LD),CT-LD 的差异反映了玻璃内部结构的差异,同时也表征了单位厚度下压应力的存储情况[9]㊂由于Na㊁Li 离子存在质量差,Na-Li 交换不仅带来应力的变化,也带来质量的变化,交换后的样品质量增大,质量增量的差异也反映了玻璃内部结构的差异㊂可通过质量增量百分比(mass increment percentage,Δm )对离子交换量进行表征,如式(1)所示㊂Δm =m 2-m 1m 1ˑ100%(1)式中:m 2为强化后质量;m 1为强化前质量㊂图3分别描述热处理样品经过强化后质量增加量百分比以及CT-LD 的变化图,观察发现热处理温度在420~480ħ时,增量百分比几乎保持一致,应力CT-LD 稳步增加,当温度达到500~560ħ时,增量百分比下降2.5%~3.0%,而压应力却大幅增加6.0%~10.0%,当热处理到达到580ħ时,增量百分比却回弹增加4.0%~4.5%,但应力下降2.0%~4.0%,表4为热处理样品强化后Δm 以及CT-LD 值㊂图2㊀热处理样品密度变化Fig.2㊀Density change of samples under different thermal treatmenttemperatures 图3㊀热处理样品强化后Δm 及CT-LD 值变化图Fig.3㊀Change of Δm and CT-LD value of heat treatment sample after strengthening表4㊀热处理样品强化后Δm 以及CT-LD 值Table 4㊀Δm and CT-LD value of heat treatment sample after strengtheningSample number12345678910111213Δm /%0.9390.9380.9310.9360.9320.9160.9080.9130.9230.9730.9830.9850.983CT-LD /(MPa㊃mm -1)39360399703966440640404384183542036415964122739152385993843338210从压应力形成原理分析,压应力同时受离子交换量和单位面积上挤压效应影响,两者越大,压应力越大㊂结合密度变化结果,说明在500~560ħ进行热处理使得玻璃结构进一步致密,网络通道变窄,宏观表现为Na-Li 交换量虽然下降,但挤压效应增大,使得形成总应力进一步上升;而580~640ħ温度热处理样品,其交换量上升,而应力下降,表明其网络结构变得疏松,挤压效应下降,玻璃结构转而松弛[16-17]㊂2.2㊀强度测试单杆静压测试将不同热处理后的GK7样品各10片进行单杆静压测试,观察其本征强度变化,结果如图4所示,结合第7期胡㊀伟等:热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响2617㊀密度随热处理的变化趋势,可以发现密度较大的样品其抗压能力越高㊂其根本原因是强度与玻璃致密程度有关,玻璃越致密,表明玻璃原子堆积密度越高㊂根据公式E =2V t G ,原子堆积密度与弹性模量成正比关系,其中,E 为弹性模量,G 为单位体积解离能,V t 为原子堆积密度[18]㊂将不同热处理后的GK7样品进行相同工艺的多元离子交换,每种化学强化后样品各10片进行整机定向砂纸跌落测试,这是最贴近应用场景的测试方式㊂各热处理样品强化后跌落结果如图5所示,观察其强度测试变化,而其结果亦与密度变化结果一致,经过500~540ħ热处理后的样品,抗跌落性能提升15%~20%,而热处理温度超过应变点后,样品的抗跌落能力下降10%㊂综合其原因,由于500~540ħ热处理后,玻璃网络结构变致密,弹性模量提高并且相同强化工艺下,两者均是阻碍跌落过程中小砂粒刺穿玻璃表面后产生裂纹扩展的因素,协同增强抗跌落性能[19]㊂反之,580~640ħ热处理后样品,结构疏松,弹性模量及应力下降,抗跌落强度自然下降㊂图4㊀热处理样品强化前单杆静压结果Fig.4㊀Single bar static pressure result of samples with heattreament 图5㊀各热处理样品强化后跌落结果Fig.5㊀Following height of samples with heat treament 2.3㊀拉曼光谱分析热历史对玻璃结构的影响目前,学者普遍认为硅酸盐内部为无定型结构,由各种微小基团聚合形成,硅氧四面体[SiO 4]是构成硅酸盐玻璃最有代表性的基本结构单元[20-21]㊂[SiO 4]通过桥氧聚合作用连接形成各种形状㊁大小㊁复杂程度不同的阴离子结构团,碱金属离子㊁碱土金属离子则分布在结构团之间的空隙中,不参与基团构成㊂因此硅酸盐玻璃的结构在局部上与晶体类似,具有短程有序性;而从整体角度来看,熔体却不像晶体那样具有长程有序性[22]㊂拉曼光谱可以获得硅酸盐玻璃内部基团连接情况以及相关原子间的键长和键角,广泛用于玻璃结构的表征㊂大量试验研究了硅酸盐玻璃拉曼峰的特征,在400~800cm -1出现的拉曼谱峰是硅氧四面体间桥氧的弯曲或伸缩振动,反映了桥氧键长和键角的变化㊂而800~1200cm -1的拉曼谱峰是硅氧四面体中非桥氧的对称伸缩振动,随着硅氧四面体中桥氧数值的增大,非桥氧对称伸缩振动的频率也随图6㊀GK7无热处理样品拉曼光谱Fig.6㊀Raman spectra of GK7without heat treatment 之增大[23-25]㊂GK7未热处理样品300~1200cm -1频率拉曼测试结果如图6所示,其桥氧及非桥氧部分在频率320㊁400㊁480㊁580㊁980㊁1060cm -1是有明显峰位,其反映了不同结构硅氧四面体基团的振动形式[26-27],对应关系如表5所示㊂进一步对其进行分峰处理,可以看出,GK7结构中的Q4六元环结构的硅氧四面体拉曼散射峰(480cm -1)强度最大,结合GK7配方分析,其网络组成体SiO 2+Al 2O 3为83%(摩尔分数),而碱金属Na 2O +Li 2O 仅11.5%(摩尔分数),其提供的游离氧是不足使网络结构中Si O Si 键大量断裂,网络结构仍相互连接,说明其玻璃中六元环结构占据主要部分,在拉曼测试中由于其数量多,振动频率更加明显[28]㊂2618㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷表5㊀拉曼特征峰对应基团Table 5㊀Corresponding groups of Raman characteristic peaks Raman band /cm -1Assigment of Raman bands320Alkali metals-oxygen bonding vibration 400Symmetric bending of bridging oxygen of Q 4480Bending vibration of bridging oxygen Q 3 O Q 4in six-membered rings 580Symmetric bending of bridging oxygen of Q 2980Si O symmetric stretching of Q 21060Si O symmetric stretching of Q3图7㊀部分热处理样品拉曼光谱Fig.7㊀Raman spectra of samples with heat treatment 本试验进一步借助拉曼光谱探究了热处理温度对玻璃微观网络结构的影响㊂对同批次的样品分别进行480㊁520㊁560和600ħ的热处理并冷却至室温,然后进行拉曼光谱测定,结果如图7所示㊂可以发现,当热处理温度低于应变点(480~560ħ)时,随着温度的升高,玻璃中硅氧四面体(Q 4)中的Si O Si 振动峰向高波数移动(489~493cm -1),同时对应Q 3对称伸缩振动的散射峰波数出现较为明显增加(1060~1078cm -1),拉曼散射峰的蓝移,表明Si O 键的力常数增大,键长变短[29-30]㊂结合密度测试的结果,可以判断,当温度低于应变点时,热处理会使玻璃内部键长变短,网络结构更加致密,所以会出现密度升高且离子交换量的减少的现象㊂当温度高于应变点时(600ħ),波数又回归到与原始玻璃片相同,因为温度较高时,玻璃中桥氧键会断裂,硅氧四面体可以发生移动,但温度下降后,会重新连接㊂3㊀结㊀论本研究以GK7为样本,探究了不同温度的热处理对玻璃密度㊁本征强度及离子交换性能的影响,并通过拉曼光谱对玻璃网络结构进行表征,从微观角度对机理进行探究,结论如下:1)当热处理温度低于玻璃应变点超60ħ,热处理不足以影响玻璃的原始结构,玻璃各项指标没有发生显著变化㊂2)当热处理温度低于玻璃应变点60ħ,热处理会使玻璃的网络结构发生改变,热能使玻璃中硅氧㊁铝氧四面体键长收缩,网络结构紧密,玻璃密度增大㊂更加紧密的结构会使离子交换量下降,但获得的应力会更大,提高玻璃本征强度㊂3)当热处理温度超过应变点,热能过高导致玻璃开始松弛膨胀,当温度进一步超过膨胀软化点,玻璃中的桥氧键断裂,冷却后重新形成,此时热处理不会提高玻璃的本征强度㊂参考文献[1]㊀张心明,田㊀爽,付为杰,等.光学玻璃离心熔铸过程中成型热历史对反射镜的影响[J].光学精密工程,2018,26(10):2475-2483.ZHANG X M,TIAN S,FU W J,et al.Effects of thermal history on reflector formation in an optical glass centrifugal casting process[J].Opticsand Precision Engineering,2018,26(10):2475-2483(in Chinese).[2]㊀汤李缨,程金树,袁㊀坚.热历史对CaO(MgO)-Al 2O 3-SiO 2系统晶化性能和硬度的影响[J].武汉工业大学学报,1998,20(1):34-36.TANG L Y,CHENG J S,YUAN J.Effect of thermal history on the crystallization behaviour and hardness of a glass-ceramic in the CaO(MgO)-Al 2O 3-SiO 2system[J].Journal of Wuhan University of Technology,1998,20(1):34-36(in Chinese).[3]㊀王自明.热历史对有机玻璃残余应力分布的影响[J].航空材料,1987,7(6):5-9.WANG Z M.Effect of thermal history on residual stress distribution of plexiglass[J].Journal of Aeronautical Materials,1987,7(6):5-9(in Chinese).㊀第7期胡㊀伟等:热处理对锂铝硅玻璃微观结构及机械性能的影响2619 [4]㊀赵凤阳,曹㊀欣,王萍萍,等.无碱硼铝硅酸盐玻璃组分对其应变点㊁退火点㊁软化点温度影响的正交实验研究[J].材料导报,2022,36(增刊2):94-97.ZHAO F Y,CAO X,WANG P P,et al.Orthogonal experimental study on the influence of alkali-free boroaluminosilicate glass composition on its strain point,annealing point and softening point temperature[J].Materials Reports,2022,36(supplement2):94-97(in Chinese). [5]㊀刘景涛.热历史对非晶合金的玻璃形成能力和性能的影响[D].泰安:山东农业大学,2015.LIU J T.Effect of thermal history on glass-forming ability and properties of amorphous alloys[D].Taian:Shandong Agricultural University,2015 (in Chinese).[6]㊀MACRELLI G,VARSHNEYA A K,MAURO J C.Ultra-thin glass as a substrate for flexible photonics[J].Optical Materials,2020,106:109994.[7]㊀王明忠,梁新辉,宋占财,等.锂铝硅酸盐玻璃的化学强化工艺参数研究[J].玻璃搪瓷与眼镜,2021,49(2):18-22.WANG M Z,LIANG X H,SONG Z C,et al.Study on chemical strengthening process parameters of lithium aluminosilicate glass[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2021,49(2):18-22(in Chinese).[8]㊀GUO X J,PIVOVAROV A L,SMEDSKJAER M M,et al.Non-conservation of the total alkali concentration in ion-exchanged glass[J].Journalof Non-Crystalline Solids,2014,387:71-75.[9]㊀胡㊀伟,覃文城,谈宝权,等.二强处理的盖板玻璃抗跌落性内在影响因素研究[J].玻璃搪瓷与眼镜,2021,49(2):1-7+33.HU W,QIN W C,TAN B Q,et al.Study on the internal influencing factors of falling resistance of cover glass treated with two strong chemicals[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2021,49(2):1-7+33(in Chinese).[10]㊀刘亚茹,李俊杰,丁佐鑫,等.触控屏用盖板玻璃的硬度分析[J].玻璃搪瓷与眼镜,2021,49(12):7-13.LIU Y R,LI J J,DING Z X,et al.Analysis of hardness of cover glass for touch screen[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2021,49(12):7-13(in Chinese).[11]㊀WANG Z,SUO T,MANES A.Effect of chemical strengthening residual stress on the flexural performance and fracture behavior of aluminosilicateglass[J].Engineering Fracture Mechanics,2021,258:108104.[12]㊀倪明堂,卢㊀亚,于海深,等.3D超薄曲面玻璃热弯工艺优化及分析[J].机电工程技术,2021,50(3):97-100+177.NI M T,LU Y,YU H S,et al.Performance analysis of hot bending process for ultra-thin glass of mobile phone[J].Mechanical&Electrical Engineering Technology,2021,50(3):97-100+177(in Chinese).[13]㊀KUANG R,YANG P,LIU R,et al.Analysis of the variation in surface roughness of a glass sheet after hot bending[J].Glass TechnologyEuropean Journal of Glass Science and Technology Part A,2015,56(6):214-220.[14]㊀田昊东,王大明,徐㊀驰,等.化学强化提升薄型锂铝硅玻璃抗冲击性能研究[J].玻璃搪瓷与眼镜,2023,51(2):1-6.TIAN H D,WANG D M,XU C,et al.Study on mechanics performance optimization of chemical strengthening thin lithium aluminum silicate glass[J].Glass Enamel&Ophthalmic Optics,2023,51(2):1-6(in Chinese).[15]㊀胡传杰,张喆颖,刘㊀超,等.热处理与二次化学强化对玻璃应力层深度的影响[J].硅酸盐通报,2019,38(3):783-787.HU C J,ZHANG Z Y,LIU C,et al.Effect of heat-treatment and second chemical strengthening on the depth of layer of glass[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2019,38(3):783-787(in Chinese).[16]㊀穆洪杨.二次离子交换增强超薄高铝硅玻璃的性能研究[D].上海:东华大学,2018.MU H Y.Study on properties of ultra-thin high alumina silica glass strengthened by secondary ion exchange[D].Shanghai:Donghua University, 2018(in Chinese).[17]㊀展贵鑫,宫汝华,何㊀根,等.不同化学强化条件对玻璃盖板性能影响性研究[J].硅酸盐通报,2017,36(增刊1):1-6.ZHAN G X,GONG R H,HE G,et al.Effects of different chemical reinforcement on the performance of glass cover plate[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2017,36(supplement1):1-6(in Chinese).[18]㊀MAKISHIMA A,MACKENZIE J D.Calculation of bulk modulus,shear modulus and Poisson s ratio of glass[J].Journal of Non-CrystallineSolids,1975,17(2):147-157.[19]㊀AALDENBERG E M,LEZZI P J,SEAMAN J H,et al.Ion-exchanged lithium aluminosilicate glass:strength and dynamic fatigue[J].Journalof the American Ceramic Society,2016,99(8):2645-2654.[20]㊀蒋国昌,尤静林,吴永全,等.硅酸盐熔体微结构单元的探讨[J].地质地球化学,2003,31(4):80-86.JIANG G C,YOU J L,WU Y Q,et al.A discussion on the micro-structural units of silicate melt[J].Geology-geochemistry,2003,31(4):80-86(in Chinese).[21]㊀曾㊀麟,黄守佳,林鸿剑,等.混合碱效应对Li2O-Al2O3-SiO2系玻璃结构和热膨胀性能的影响[J].硅酸盐通报,2021,40(11):3813-3821.ZENG L,HUANG S J,LIN H J,et al.Influence of mixed alkali effect on structure and thermal expansion properties of Li2O-Al2O3-SiO2 glass[J].Bulletin of the Chinese Ceramic Society,2021,40(11):3813-3821(in Chinese).[22]㊀杨伟钰.金属玻璃中程序的分子动力学研究[D].哈尔滨:哈尔滨师范大学,2022.YANG W Y.Molecular dynamics study of program in metallic glass[D].Harbin:Harbin Normal University,2022(in Chinese).2620㊀玻㊀璃硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷[23]㊀YOU J L,JIANG G C,HOU H Y,et al.Quantum chemistry study on superstructure and Raman spectra of binary sodium silicates[J].Journalof Raman Spectroscopy,2005,36(3):237-249.[24]㊀AKAOGI M,ROSS N,MCMILLAN P,et al.The Mg2SiO4polymorphs(olivine,modified spinel and spinel);thermodynamic properties fromoxide melt solution calorimetry,phase relations,and models of lattice vibrations[J].American Mineralogist,1984,69:499-512. [25]㊀XU K D,JIANG G C,HUANG S P,et al.A study on the bonding structure of CaO-SiO2slag by means of molecular dynamics simulation[J].Science in China Series E:Technological Sciences,1999,42(1):77-82.[26]㊀尤静林,吴志东,王㊀敏,等.硅酸盐玻璃和熔体结构的拉曼光谱定量解析[J].光谱学与光谱分析,2018,38(增刊1):247-248.YOU J L,WU Z D,WANG M,et al.Quantitative studies on glasses and melts of silicates[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2018,38 (supplement1):247-248(in Chinese).[27]㊀梁晓峰,余㊀涛,任㊀慧.拉曼光谱技术在玻璃材料研究中的应用[J].玻璃,2013,40(9):12-15.LIANG X F,YU T,REN H.Application of Raman spectroscopy to investigation of glass materials[J].Glass,2013,40(9):12-15(in Chinese).[28]㊀杨胜赟.化学强化制备高强度玻璃纤维的分子动力学模拟及实验研究[D].济南:济南大学,2022.YANG S Y.Molecular dynamics simulation and experimental study on preparation of high strength glass fiber by chemical strengthening[D].Jinan: University of Jinan,2022(in Chinese).[29]㊀李保卫,欧阳顺利,张雪峰,等.温度对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系纳米晶玻璃陶瓷结构影响的拉曼光谱研究[J].光谱学与光谱分析,2014,34(7):1869-1872.LI B W,OUYANG S L,ZHANG X F,et al.Effect of temperature on the structure of CaO-MgO-Al2O3-SiO2nanocrystalline glass-ceramics studied by Raman spectroscopy[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2014,34(7):1869-1872(in Chinese).[30]㊀吴永全.硅酸盐熔体微观结构及其与宏观性质关系的理论研究[D].上海:上海大学,2004.WU Y Q.Theoretical study on microstructure of silicate melt and its relationship with macroscopic properties[D].Shanghai:Shanghai University,2004(in Chinese).。
药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备工艺原理
药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备工艺原理1. 引言药用化学玻璃是一种在药品和生物制品包装中使用的高品质玻璃。
由于它具有卓越的物理和化学性质，使其成为理想的医药包装材料。
药用化学玻璃经过二次加工强化后，其韧性和强度得到了显著提高。
在加工过程中，为了确保其质量，需要进行应力检测。
在此背景下，药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备应运而生。
2. 药用化学玻璃二次强化工艺二次强化是指在药用化学玻璃制成后，将其经过高温再次处理，使其表层形成压缩应力，提高玻璃的韧性和强度。
二次强化的过程分为以下几个步骤：2.1 清洗玻璃首先需要对制成的药用化学玻璃进行清洗。
清洗可以使用超声波清洗机或者自动化清洗机器对玻璃进行清洗。
2.2 制备加热炉制备加热炉是二次强化工艺中的重要部分，其作用是加热玻璃并将其表面加热至高温，然后通过冷却使其形成压缩应力。
加热炉的类型包括气流环境炉和辐射热源炉。
2.3 移动玻璃将上述步骤中清洗后的玻璃移动到加热炉中，进行加热处理。
2.4 冷却玻璃将加热后的玻璃移动到外部环境中进行冷却处理。
冷却速度需要控制在一定的范围内，过快或过慢都会影响玻璃的质量。
2.5 检测强化效果使用药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备对强化后的玻璃进行强度和韧性测试，以确保其质量。
3. 应力检测原理药用化学玻璃经过二次强化后，其表面会形成压缩应力，从而提高玻璃的强度和韧性。
药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备采用的原理是测量玻璃表面的残余应力。
残余应力是指材料在制成后，表面受力后，恢复原形后内部残留的应力，用标量表示。
药用化学玻璃二次强化应力检测仪设备采用的残余应力测量方法包括光学法和X射线法。
3.1 光学法光学法是利用拓扑原理，在药用化学玻璃表面生成频率为数百微米的拓扑结构，通过光学仪器对拓扑结构进行测量分析，得到玻璃表面的残余应力值。
3.2 X射线法X射线法是利用X射线的高能量和穿透性，通过药用化学玻璃表面到内部的深度探测出玻璃的残余应力值。
锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用[发明专利]
![锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/250b7081a45177232e60a20d.png)
专利名称：锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用
专利类型：发明专利
发明人：胡伟,覃文城,谈宝权,陈芳华
申请号：CN201910491063.4
申请日：20190606
公开号：CN110240419A
公开日：
20190917
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用。
以所述锂铝硅玻璃所含氧化物组分的摩尔含量满足如下关系：所述SiO含量至少66.5mol％，可用于离子交换的碱金属氧化物总量不大于14mol％；(NaO+LiO)/(SiO+AlO)为0.09‑0.22；NaO/LiO为0.4‑1.2；MgO/SiO为6％‑18％；(NaO+LiO+0.3×MgO)/AlO为0.7‑1.4；0.5％＜
PO+ZnO+SnO+KO+ZrO+TiO＜7％。
所述锂铝硅化学强化玻璃是以所述锂铝硅玻璃为素玻璃经化学强化形成。
申请人：深圳市东丽华科技有限公司
地址：518000 广东省深圳市龙华新区大浪华盛路45号宝华诚工业园4栋3楼
国籍：CN
代理机构：深圳市恒申知识产权事务所(普通合伙)
代理人：袁文英
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金属材料的强化方法 细晶强化 沉淀强化 固溶强化 第二相强化 形变强化
有色金属的强度一般较低。
例如, 常用的有色金属铝、铜、钛在退火状态的强度极限分别只有80～100MPa 、220MPa 和450～600MPa 。
因此, 设法提高有色金属的强度一直是有色冶金工作者的一个重要课题。
目前, 工业上主要采用以下几种强化有色金属的方法。
1 固溶强化纯金属由于强度低, 很少用作结构材料, 在工业上合金的应用远比纯金属广泛。
合金组元溶入基体金属的晶格形成的均匀相称为固溶体。
形成固溶体后基体金属的晶格将发生程度不等的畸变, 但晶体结构的基本类型不变。
固溶体按合金组元原子的位置可分为替代固溶体和间隙固溶体; 按溶解度可分为有限固溶体和无限固溶体; 按合金组元和基体金属的原子分布方式可分为有序固溶体和无序固溶体。
绝大多数固溶体都属于替代固溶体、有限固溶体和无序固溶体。
替代固溶体的溶解度取决于合金组元和基体金属的晶体结构差异、原子大小差异、电化学性差异和电子浓度因素。
间隙固溶体的溶解度则取决于基体金属的晶体结构类型、晶体间隙的大小和形状以及合金组元的原子尺寸。
纯金属一旦加入合金组元变为固溶体,其强度、硬度将升高而塑性将降低, 这个现象称为固溶强化。
固溶强化的机制是: 金属材料的变形主要是依靠位错滑移完成的, 故凡是可以增大位错滑移阻力的因素都将使变形抗力增大, 从而使材料强化。
合金组元溶入基体金属的晶格形成固溶体后, 不仅使晶格发生畸变, 同时使位错密度增加。
畸变产生的应力场与位错周围的弹性应力场交互作用, 使合金组元的原子聚集在位错线周围形成“气团”。
位错滑移时必须克服气团的钉扎作用, 带着气团一起滑移或从气团里挣脱出来, 使位错滑移所需的切应力增大。
此外, 合金组元的溶入还将改变基体金属的弹性模量、扩散系数、内聚力和晶体缺陷, 使位错线弯曲, 从而使位错滑移的阻力增大。
在合金组元的原子和位错之间还会产生电交互作用和化学交互作用, 也是固溶强化的原因之一。
固溶强化遵循下列规律: 第一, 对同一合金系, 固溶体浓度越大, 则强化效果越好。
智能手机保护玻璃盖板强度提升钢化工艺探索
智能手机保护玻璃盖板强度提升钢化工艺探索发布时间：2021-11-10T07:45:43.194Z 来源：《科技新时代》2021年9期作者：江启洪[导读] 提出了盖板玻璃强度提升化学钢化工艺的探索思路，供同行参考。
四川虹科创新科技有限公司，四川绵阳 621000智能手机和平板的进步，特别是5G通讯制式的到来，充电周边技术由有线向无线方向发展，外形设计由传统工业形象往现代时尚艺术靠拢，使得手机上越来越多的结构件和功能件都用上了玻璃材料，包括显示屏、触摸屏、摄像头、指纹识别、手机背板及机壳等零组件上，也越来越多的引入了高铝盖板玻璃材料。
在手机电池未取得飞跃性突破之前，电池容量增大适应手机每天使用时间增长和视频、游戏等需要，导致手机的重量越来越重。
手机重量提升导致手机跌落时会承受更大的冲击能量，更容易破碎。
柔性OLED屏幕推动3D保护盖板，3D手机因屏幕突出边框较多，几乎不能得到边框的保护，跌落破碎风险增大。
诸多因素要求手机保护盖板具有高抗摔性，如何把现有的高铝玻璃材料加工成高性能强度的触膜屏保护盖板成了行业研究的重要课题。
影响手机盖板玻璃实际强度的主要因三方面: 玻璃原材料自身的气泡、结石等内部缺陷和内部存在的不均匀区域；玻璃表面微裂纹和划伤缺陷，玻璃边缘存在的微裂纹和崩边暗伤缺陷；玻璃化学钢化效果。
玻璃原材缺陷可以通过进厂来料控制，玻璃外表面和边缘的微裂纹可以通过对加工工序的过程管控以及进行抛光减少甚至消除。
上下表面和边部经过精抛光后，微裂纹尺寸较小且数量较少，实验证明，高质量的抛光能有效减小玻璃表面微裂纹尺寸，高质量的抛光与不抛光盖板玻璃的抗压、抗弯强度差异可达到10%～50%左右。
本文重点讨论化学钢化工艺对盖板玻璃强度的影响，结合实验研究和生产实践总结，提出了盖板玻璃强度提升化学钢化工艺的探索思路，供同行参考。
一、钢化条件对玻璃盖板强度的影响触摸屏保护盖板采用离子交换化学增强方法对玻璃增强。
原理是利用玻璃表面离子迁移和扩散特性，离子半径大的K+进入玻璃网络同离子半径相对小的Na+进行离子交换，产生“挤塞”增强效应，使玻璃表层微裂纹减少（小）、消失，并在玻璃表面形成压应力层，中间形成张应力，从而使得玻璃增强。
二次强化学习资料
3、中位裂纹扩展
4..后刀刃压入启动
6.加工结束后刀刃收起
C加工后断面微裂种类
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一、切削加工中切削液差异引起的不同断面效果
1.不良切削液引起的硅氧键断裂不良机理图片
2.优秀切削液加工后切口断面形貌图片（SEM）
3.不良切削液引起的硅氧键断裂不良实际图片（SEM）
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切削刀刃结构及磨损引起的切面不良
K2SiF6 +NaSiF6 +Al2(SiF6)
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四、二次强化药水工艺参数研究
玻璃蚀刻液参数研究参考
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五、二次强化药水配方参考
实例配方参考
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六、二次强化工艺流程
小片玻璃双面丝印抗酸膜 （膜厚：35微米-50微米）烘烤源自清洗蚀刻清洗
碱液脱膜
清洗
检验（外观、强度）
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玻璃切削加工中引起的断面不良机理
背景：CNC加工过程程中切口断面出现尖锐凸点或微裂纹致使玻璃抗冲击强度下降 目的：通过氢氟酸蚀刻工艺对CNC加工中出现的凸点或微裂轻度腐蚀，使玻璃断面无 集中应力释放点，恢复切口玻璃断面应力，恢复切口面抗冲击效果。
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锂铝硅玻璃化学强化分析报告
1.锂铝硅玻璃发展
目前智能手机已经占据手机市场主要份额，且显示屏占比越来越高，碎屏成为手机使用最常见的破坏原因。
此外各大手机厂商都有降低保护屏玻璃厚度的强烈列需求。
随着柔性屏的出现，高强度曲面玻璃保护屏也成为新的需求，高铝硅玻璃的抗摔性越难越满足用户需求。
2016年中美国康宁公司推出第五代Gorilla玻璃GG5，为锂铝硅玻璃，同年中国电子旗下彩虹玻璃联合深圳东丽华科技推出凯丽6锂铝硅玻璃，旭硝子推出DT-star锂铝硅玻璃，肖特推出新肖特锂铝硅玻璃，国内旭虹光电也计划在2019年11月推出锂铝硅玻璃。
目前锂铝硅玻璃已经在手机终端市场得到普遍应用，并在终端测试整机跌落跌落性能是高铝硅玻璃将近2倍，整机跌落面跌高度以1m为标准。
其化学强化后性能也远超高铝硅玻璃。
锂铝硅玻璃是化学强化保护玻璃发展新的趋势。
2.锂铝硅玻璃结构和强化原理
锂铝硅玻璃在骨干网络上与高铝硅相似，但在组成上同时引入Na、Li两种碱金属离子，可分步或同时进行K⁺—Na⁺、Na⁺—Li⁺二元离子交换，形成复合压应力层。
由于Li⁺半径更小，更容易在网络结构中迁移和交换，目前锂铝
硅玻璃化学离子交换的强化方法一般分两步进行：（1）第一步在以KNO3为质量分数60%以上的混合熔盐中进行离子交换，以Na⁺—Li⁺交换为主，获得具有极深的最大压应力层，DOL＞120um；（2）第二步，在以KNO3质量分数为90%以上的混合盐浴中进行离子交换，以K⁺—Na⁺交换为主，获得较高的表面压应力。
两步完成后，玻璃表面就形成了较厚的复合压应力层。
锂铝硅玻璃交换过程如下图所示：
3.锂铝硅玻璃强化性能
美国康宁公司所研制的第 5 代大猩猩玻璃不同于前4代，其为含 Li2O 的锂铝硅酸盐( Li2O-Na2O-Al2O3-SiO2 )玻璃体系。
其适用于二步法化学强化工艺，DOL大于100μm，比第4代产品的DOL（75um）明显改善。
彩虹集团联合深圳东丽华科技有限公司紧跟康宁公司的GG5盖
板玻璃开发了一款类似产品，在2016年10月试制成功，产品命名为凯丽6（GL KAILLY®6，简称GK6），是中国第一款商用锂铝硅酸盐屏幕保护玻璃，锂铝硅酸盐结构与钠铝硅酸盐结构类似，因其同时含有
Li⁺和Na⁺，更适合二步法化学强化工艺，其力学性能比高铝硅酸盐提高30%以上，其抗折弯性能也比高铝硅酸盐性能高出20%以上，使智能手机屏幕玻璃跌伤率得到降低，其强化条件与性能测试结果如下表所示：
康宁采用含Li2O的锂铝硅玻璃进行二步法化学强化，第一步采用60%KNO3和40%NaNO3的混合盐浴在390℃强化2h，CS为500MPA 以上,DOL为120um左右；第二步将第一步的样品放入KNO3纯盐中进行化学强化1h，CS为800MPA以上。
下图3、图4分别为康宁GG3高铝硅玻璃与GK6和康宁GG5锂铝硅玻璃强化后应力曲线对比(采用日本Orihara FSM6000和SLP100应力测量仪）
通过GG3高铝硅玻璃与GK6和GG5锂铝硅玻璃应力测量曲线对比，显然锂铝硅玻璃交换程度要远大于高铝硅玻璃，应力层越深对微裂纹抑制能力越强，其最终抗跌落强度也为高铝硅玻璃2倍左右。
但锂铝硅玻璃也存在一些问题，离子交换量是高铝硅玻璃的3倍，所以盐浴的寿命很短，只有高铝硅的1/9左右，康宁GG5玻璃采用无水磷酸钠吸收盐浴中的锂离子，GK6玻璃采用陶瓷离子筛吸收盐浴中锂离子。
同时锂铝硅玻璃强化后缩放比比较大，一般在0.1%左右，玻璃缩放比的稳定性非常重要，在CNC之前必须确定缩放比，一边CNC加工留余量。
另外两次强化工艺也明显增加了强化工艺的管控难度。
4.锂铝硅玻璃应力测量方法
对于这类通过二元离子交换来实现强化的玻璃产品而言，传统的应力检测方法（光学干涉法）只能探测有限的DOL深度，不适用锂铝硅双强高DOL强化玻璃的应力检测；针对这种DOL≥100μm的强化玻璃产品，康宁公司采用普通FSM+数据库的形式来测量，针对不同的工艺及厚度，制作相对应的应力分布数据库，后续产线的应力测试数据直接通过选择工艺类别，直接从数据库调出计算值。
GK6玻璃的应力测量是通过Orihara的FSM+SLP测量系统来测量产品的真实应力分布。
5. 2.5d和3d化学强化
2d和2.5d 外形玻璃样品强化工艺及盐浴配方相同。
对于3d玻璃，热弯过程会导致玻璃结构更加密实，降低了离子扩散率，3d 盖玻玻璃在第一强化和第二次强化中强化时间需要比同厚度2d 玻璃产品强化时间增加30%左右。
6.展望
目前，通过不断改进玻璃网络结构，扩大离子交换通道，增加并引入可被交换离子绝对数量和种类，来增加压应力层大小和深度以实现超薄玻璃增强的方式已发展到一个相对较高水平，继续探索和挖掘的空间相对有限; 相反，通过化学强化工艺调整实现一定压应力和深度，通过提高玻璃内本征力学强度的方式，在现有锂铝硅酸盐
( Li2O-Al2O3-SiO2 ) 玻璃强度的基础上实现跨越式提升，一定会是屏幕保护玻璃( 或称碱铝硅酸盐玻璃、高铝硅酸盐玻璃、高强玻璃等)行业发展的必然趋势。
当前，化学强化玻璃仍以碱铝硅酸盐玻璃体系为主，可添加有利于化学强化的成分，但该类玻璃二步法离子交换工艺存在管控难度大、成本高的问题，也是无法回避的现实问题，不利于可持续发展。
从工艺上看，相同玻璃进行二步法化学强化时，强化工艺主要受 3 个方面的影响: 熔盐配比、强化温度和强化时间，不同玻璃体系需要调配不同的熔盐比例、强化温度和强化时间，增加了工艺的复杂性。
从成本上看，随着碱铝硅酸盐玻璃本征力学强度进一步提高，空间结构的进一步增大，一步法化学强化已经达到相对较高水平，采用含锆高碱铝硅酸盐玻璃经过一步法化学强化后，其CS 为
800～1200MPa，DOL为35～120μm，能与二步法化学强化后的产品媲美，而达到这样的效果仅采用一步法化学强化工艺就可实现，节省了第 2 步化学强化所需的时间、能源和原料，生产成本与化强时间均小于经过二步法化强工艺。
综上所述，化学强化工艺必然回归到一步法二元离子交换，这将是未来的一个重要发展趋势。