铝硅准二元玻璃硬度和抗碎裂性演化的结构起源

摘要：

为探究准二元铝硅玻璃硬度和抗碎裂性随组分变化的结构起源,采用激光加热气动悬浮技术,制备了组分为xAl2O3·(100–x)SiO2(30≤x≤63,摩尔分数)的系列玻璃样品.利用显微维氏硬度仪对玻璃的硬度、抗碎裂性进行了详细表征.结果表明:随着Al2O3含量增加,玻璃硬度逐渐升高,于x=63时硬度最大(8.94 GPa);而玻璃的抗碎裂性随Al2O3含量的增加呈现非线性变化,并于x=63时出现最大的抗碎裂性(19.49 N).结构解析发现:随着Al2O3含量增加,原子堆积密度和平均场键能密度的升高是导致玻璃硬度上升的原因;存在分相的玻璃中相界面可有效提升玻璃的抗碎裂性能,而单相均匀玻璃中Al含量的提升亦会明显提升玻璃的抗碎裂性,这两者之间的协同和相互竞争是准二元铝硅体系玻璃抗碎裂性出现非线性变化的结构根源.莫来石相区组分的玻璃结构类似,抗碎裂性未发生明显的变化.

关键词：铝硅酸盐玻璃、气动悬浮技术、硬度、抗碎裂性、相界面

所属期刊栏目：50

分类号：TQ171.1+1

资助基金：国家自然科学基金52172007

在线出版日期：2022-05-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：894-901