硫化镍引发钢化玻璃自爆的临界尺寸及影响

作     者：刘小根 包亦望 万德田 孙与康 LIU Xiao-Gen;BAO Yi-Wang;WAN De-Tian;SUN Yu-Kang

作者机构：中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室北京100024 中国建材检验认证集团股份有限公司北京100024 

出 版 物：《无机材料学报》 (Journal of Inorganic Materials)

年 卷 期：2020年第35卷第2期

页      面：211-216页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划(2018YFF0214502 2017YFF0208502) 

主　　题：钢化玻璃 自爆 硫化镍相变 临界尺寸 

摘      要：基于变形协调关系及均强度理论,定量计算了硫化镍相变体积膨胀对玻璃的挤压应力、因硫化镍和玻璃热膨胀系数不匹配导致的内应力及以上两者协同作用下导致的硫化镍颗粒周边的局部集中应力的影响,分析了硫化镍直径、玻璃局部强度及环境温度对钢化玻璃自爆的影响,确定了引发钢化玻璃自爆的硫化镍颗粒的临界直径。研究结果表明:硫化镍颗粒周边的周向集中应力(拉应力)是导致钢化玻璃自爆的根本原因。随着硫化镍直径的增大,其周向应力也增大,但不呈线性关系,当颗粒直径小于0.2 mm时,其周向应力迅速降低,而当颗粒直径大于0.5 mm时,其周向应力增大幅度变缓。随着钢化玻璃表面应力的增大,引发自爆风险的硫化镍临界直径逐渐减小,直径小于0.1 mm的硫化镍很难引发钢化玻璃自爆。周向应力与环境温度升高呈线性增长趋势,且大颗粒尺寸的硫化镍周向应力增长速率更快。