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钠钙玻璃熔体电阻率测量影响因素及边界条件研究

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硅酸盐通报 2022年第4期41卷 1170-1176页

作者：董炫疆田英良赵志永吕锋北京工业大学材料与制造学部北京100124

玻璃熔体电阻率是设计玻璃电熔窑或电助熔窑的关键参数之一,研究玻璃熔体电阻率测量的边界条件对获得精确电阻率值极其重要。本文基于欧姆定律,构建玻璃熔体电阻率测量装置,探讨了馈入电压、交流电频率、试样颗粒尺寸和填充率等因素对... 详细信息

玻璃熔体电阻率是设计玻璃电熔窑或电助熔窑的关键参数之一,研究玻璃熔体电阻率测量的边界条件对获得精确电阻率值极其重要。本文基于欧姆定律,构建玻璃熔体电阻率测量装置,探讨了馈入电压、交流电频率、试样颗粒尺寸和填充率等因素对钠钙玻璃熔体在900~1 450℃电阻特性的影响。结果显示,当馈入电压为2~10 V,交流电频率为1 kHz,试样颗粒尺寸为830~1 700μm,填充率为80%,降温速率为2℃/min时,电阻率测量结果的误差在各温度段都小于1。该研究可以为玻璃熔体电阻率测量提供参考,进而支撑玻璃电熔窑及电助熔窑电加热系统的设计,实现难熔及易挥发玻璃的熔化。

关键词：钠钙玻璃熔体电阻率电熔窑颗粒尺寸填充率馈电参数

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高硅铝合金(CE11)/钠钙玻璃的钎焊工艺及接头性能研究

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兵器材料科学与工程 2022年第4期45卷 65-71页

作者：褚亚东徐冬霞王宗伟任鹏凯张红霞牛济泰河南理工大学材料科学与工程学院河南焦作454003 焦作市绿色焊接工程技术中心河南焦作454003 河南沁朋科技有限公司河南焦作454003 洛阳兰迪玻璃机器股份有限公司河南洛阳471000

用自制Sn-Cu-In-x Ce钎料进行镀Ni高硅铝合金与覆Ag钠钙玻璃的真空钎焊,研究接头界面组织及断裂机制,分析稀土元素Ce及钎焊工艺对接头剪切强度的影响。结果表明:添加适量稀土元素Ce可增强接头剪切强度,当Ce的质量分数为0.2%时,增强效果... 详细信息

用自制Sn-Cu-In-x Ce钎料进行镀Ni高硅铝合金与覆Ag钠钙玻璃的真空钎焊,研究接头界面组织及断裂机制,分析稀土元素Ce及钎焊工艺对接头剪切强度的影响。结果表明:添加适量稀土元素Ce可增强接头剪切强度,当Ce的质量分数为0.2%时,增强效果最佳;随钎焊温度升高和保温时间延长,接头剪切强度先升后降,当钎焊工艺为280℃、25min时,接头剪切强度达最大值(21.13 MPa),此时接头界面结构为高硅铝合金/Ni/(Ni+Cu)6Sn5/Cu6Sn5+Ag3Sn/Ag/钠钙玻璃;剪切试验接头断裂于钎料/Ag层界面,以脆性断裂为主的脆韧混合断裂机制。

关键词：高硅铝合金钠钙玻璃 Sn-Cu-In-Ce钎料真空钎焊接头性能

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钠钙玻璃微磨削表面粗糙度与表面形貌

东北大学学报（自然科学版） 2014年第5期35卷 743-746页

作者：温雪龙王超巩亚东程军东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳1100819

针对钠钙玻璃材料进行了一系列的微磨削实验研究,主要探讨了不同磨削因素对工件加工表面粗糙度和三维表面形貌的影响.根据微磨削加工的特点,在不同的加工条件下,分别用200#和500#两种磨粒微磨棒对钠钙玻璃材料进行三因素五水平正交试验... 详细信息

针对钠钙玻璃材料进行了一系列的微磨削实验研究,主要探讨了不同磨削因素对工件加工表面粗糙度和三维表面形貌的影响.根据微磨削加工的特点,在不同的加工条件下,分别用200#和500#两种磨粒微磨棒对钠钙玻璃材料进行三因素五水平正交试验.通过分析加工后表面粗糙度和表面形貌的变化规律,找出影响加工质量的主要因素.研究结果表明:主轴转速与进给速度是影响表面粗糙度和三维表面形貌的主要因素,磨削深度对其影响不大,为今后提高微磨削加工的表面质量以及微磨削领域的深入研究提供了参考.

关键词：微磨削钠钙玻璃表面粗糙度三维表面形貌

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钠钙玻璃板激光热应力切割过程的有限元仿真

浙江大学学报（工学版） 2005年第9期39卷 1423-1426,1460页

作者：陶伟明毕国丽章惠全武藤睦治浙江大学机械与能源工程学院浙江杭州310027 长冈技术科学大学机械工程系

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量,提出了一种切割过程的仿真方法.利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导,求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析热应力场,并采用最大切向应力准则和节点松弛... 详细信息

为了使脆性材料板的激光热应力切割得以完成并提高切割质量,提出了一种切割过程的仿真方法.利用有限元法分析玻璃板在激光扫描过程中的瞬态热传导,求得瞬态温度场.按热弹性平面应力理论分析热应力场,并采用最大切向应力准则和节点松弛法模拟板材的开裂.通过该仿真方法分析了钠钙玻璃板的切割过程,根据所导致的温度最高值和板材的开裂情况,研究了激光功率和激光扫描速度这两个关键参数对切割的影响,并给出了可完成连续切割的参数范围.仿真结果表明,该方法可以对激光功率和扫描速度等激光参数进行优化调节,从而改善切割的质量.

关键词：激光切割热应力裂纹扩展钠钙玻璃

钠钙玻璃上Mg_2Si薄膜的制备及其电学性质

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材料导报 2017年第4期31卷 9-13页

作者：房迪肖清泉廖杨芳袁正兵王善兰吴宏仙贵州大学大数据与信息工程学院新型光电子材料与技术研究所贵阳550025 安顺学院航空电子电气与信息网络贵州省高校工程技术研究中心安顺561000 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550001

采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg_2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg_2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、... 详细信息

采用磁控溅射技术和退火工艺在钠钙玻璃衬底上制备了Mg_2Si半导体薄膜,研究了Mg膜厚度对Mg_2Si薄膜结构及其电学性质的影响。在钠钙玻璃上分别溅射两组相同厚度(175nm)的P-Si和N-Si膜,然后在其上溅射不同厚度Mg膜(240nm、256nm、272nm、288nm、304nm),低真空退火4h制备一系列Mg_2Si半导体薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔效应测试仪对Mg_2Si薄膜的晶体结构、表面形貌、电学性质进行表征与分析。结果表明:采用磁控溅射技术在钠钙玻璃衬底上成功制备出以Mg_2Si(220)为主的Mg_2Si薄膜。随着沉积Mg膜厚度的增加,Mg_2Si衍射峰逐渐增强,薄膜表面更连续,电阻率逐渐减小,霍尔迁移率逐渐降低,载流子浓度逐渐增加。此外,Si膜导电类型和Mg膜厚度共同影响Mg_2Si薄膜的导电类型。溅射N-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型随着Mg膜厚度的增加由P型转化为N型;溅射P-Si膜时,Mg_2Si薄膜的导电类型为P型。可以控制制备的Mg_2Si半导体薄膜的导电类型,这对Mg_2Si薄膜的器件开发有着重要的指导意义。

关键词：钠钙玻璃 Mg2Si薄膜膜厚磁控溅射

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钠钙玻璃在不同液体环境中的磨损性能

硅酸盐学报 2018年第1期46卷 45-52页

作者：何洪途余家欣西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室

以Pyrex玻璃球作为对磨副,研究了钠钙玻璃在不同液体环境下的磨损性能。研究发现,相比于纯水环境,钠钙玻璃在酸性溶液（pH=3）和碱性溶液（pH=11）中的磨损量分别降低了约33%和30%。当溶液中存在的带正电的聚合电解质通过静电作用力吸... 详细信息

以Pyrex玻璃球作为对磨副,研究了钠钙玻璃在不同液体环境下的磨损性能。研究发现,相比于纯水环境,钠钙玻璃在酸性溶液（pH=3）和碱性溶液（pH=11）中的磨损量分别降低了约33%和30%。当溶液中存在的带正电的聚合电解质通过静电作用力吸附在钠钙玻璃表面时,可有效提高玻璃表面的抗磨损性能,磨损量最大可降低约94%;当溶液中存在其他类型的聚合电解质时,钠钙玻璃的磨损量无明显变化。

关键词：钠钙玻璃磨损摩擦化学反应静电作用

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水分对钠钙玻璃压痕径向裂纹愈合的影响研究

水分对钠钙玻璃压痕径向裂纹愈合的影响研究

作者：杨杰西南科技大学

学位级别：硕士

钠钙玻璃广泛应用,不仅极大地改善了人们的生活品质,还促进了现代工业和科技的发展。如今,钠钙玻璃已成为人类最重要的材料之一,玻璃表面在实际应用过程中会经常受到损伤,会影响到整个玻璃的使用寿命,所以需要对玻璃进行高温热修复使玻... 详细信息

钠钙玻璃广泛应用,不仅极大地改善了人们的生活品质,还促进了现代工业和科技的发展。如今,钠钙玻璃已成为人类最重要的材料之一,玻璃表面在实际应用过程中会经常受到损伤,会影响到整个玻璃的使用寿命,所以需要对玻璃进行高温热修复使玻璃性能重新恢复。因此,研究不同条件下钠钙玻璃的裂纹修复规律,对完善钠钙玻璃修复机理有重要作用。基于现有研究文献总结发现,当前研究仅仅考虑了环境水分子、温度、载荷等对钠钙玻璃的高温修复影响,而没有考虑到玻璃基体表层结构变化对于玻璃裂纹的高温热愈合机理影响。本学位论文将系统展开浮法钠钙玻璃空气面和锡面在化学腐蚀作用下的高温热机理研究,采用高温退火炉、光学显微镜、原子力显微镜、纳米压痕仪、维氏硬度计,分析内部水及环境水对钠钙玻璃在高温下宏观裂纹形貌及微观形貌的影响规律,并建立裂纹愈合模型。基于上述研究,本论文的主要结论如下:(1)基于不同环境湿度对盐酸侵蚀钠钙玻璃“空气面”在高温潮湿环境下的热愈合情况研究发现,干燥环境下(0%RH)原始钠钙玻璃裂纹无法修复,而盐酸侵蚀24h钠钙玻璃的高温裂纹修复率最高达到52%,在高温潮湿环境下(60%RH)裂纹修复长度大于未侵蚀玻璃,修复率在2 N载荷下达到89%,且在干燥环境下裂纹长度明显变短,而侵蚀72 h钠钙玻璃裂纹修复率最高可达96%。并且用红外光谱仪表征了侵蚀玻璃表层内部水含量随侵蚀时间的变化。使用维氏显微硬度计,探究了强酸侵蚀(p H=1,HCl溶液)处理钠钙玻璃后,表面内部水对其在常温下的宏观机械性能影响。通过分析内部水对玻璃表层结构的影响,发现内部水对高温裂纹形貌的影响与钠离子(Na)析出后玻璃表面形成的含水侵蚀层有关,玻璃表层内部水及Na的高温扩散会加快玻璃表面的粘性流动,促进玻璃表层的软化使裂纹表面桥接,裂纹修复速率加快。(2)基于浮法钠钙玻璃“锡面”在高温潮湿环境下的热愈合情况研究发现。结果表明,对比相同玻璃“空气面”的修复情况,玻璃表面锡离子的氧化对裂纹形态变化有很大影响,且在不同湿度环境下,钠钙玻璃“锡面”不同于空气面裂纹形貌观察到的情况。在干燥环境(0%RH)热处理过程中锡离子没有发生氧化,玻璃“空气面”和“锡面”的裂纹形态变化之间没有明显差异,不会发生裂纹球化。在潮湿空气下(60%RH),由于锡离子氧化导致玻璃表面粘度增加,阻碍裂纹球化过程,裂纹间相互发生闭合。还发现,玻璃“锡面”裂纹经过盐酸腐蚀,在高温下会由于裂纹下方的粘接,从而加快裂纹的闭合,同时四点弯曲试验表明,锡面的氧化能够有效阻碍应力对裂纹扩展的作用。

关键词：钠钙玻璃侵蚀层水含量机械性能裂纹愈合粗糙度

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钠钙玻璃在CO_2激光作用下的热应力分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2007年第S1期35卷 115-117页

作者：焦俊科王新兵王小华华中科技大学光电子科学与工程学院湖北武汉430074

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃... 详细信息

为了研究钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工所产生的热应力的差别,在考虑辐射和对流的情况下,建立了激光扫描玻璃板的传热数学模型.分析了热应力与温度场分布之间的关系,并用有限元软件Ansys进行了数值模拟,得到了钠钙玻璃在预热和无预热两种情况下进行激光加工的温度场和应力场分布.计算结果显示预热后进行激光加工产生的热应力小于无预热的情况,试验结果与理论分析和数值计算基本符合.

关键词： CO2激光热应力预热钠钙玻璃

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单层石墨烯对钠钙玻璃摩擦学行为的影响研究

单层石墨烯对钠钙玻璃摩擦学行为的影响研究

作者：顾凤麟西南科技大学

学位级别：硕士

钠钙玻璃广泛应用于建筑、医疗、光伏、仪器仪表、核工程等领域,在制造、运输、安装和使用过程中,玻璃表面不可避免地会面临压痕、摩擦/剪切和磨损等物理接触,导致玻璃材料的表面和亚表面损伤,从而影响其力学性能和摩擦学性能。许多研... 详细信息

钠钙玻璃广泛应用于建筑、医疗、光伏、仪器仪表、核工程等领域,在制造、运输、安装和使用过程中,玻璃表面不可避免地会面临压痕、摩擦/剪切和磨损等物理接触,导致玻璃材料的表面和亚表面损伤,从而影响其力学性能和摩擦学性能。许多研究通过热强化(钢化或淬火)和化学强化(离子交换)在玻璃表面形成高压应力的表面层,从而改善玻璃材料的机械和化学性能。但在划痕试验中,经过热强化的玻璃耐划痕性较低,切屑较多。并且经过离子交换后的玻璃在潮湿空气中的机械化学磨损并没有增强。在本学位论文研究中,通过纳米压痕和维氏压痕测试,研究石墨烯对钠钙玻璃(soda-lime-glass,SLG)表面机械性能的影响和石墨烯增强钠钙玻璃抵抗变形能力的作用机理。基于纳米划痕测试和退火等实验手段研究石墨烯对钠钙玻璃表面及其亚表面在摩擦剪切作用下变形的影响机制,进而揭示石墨烯对钠钙玻璃表面变形及亚表面损伤的影响机理。基于上述研究,本论文的主要结论如下:(1)通过维氏压痕试验研究了两种不同玻璃表面的力学性能,研究发现,SLG和G/SLG(graphene/soda-lime-glass)玻璃表面的维氏硬度均没有载荷依赖性,相比于SLG玻璃表面,G/SLG玻璃表面的维氏硬度略高,裂纹萌生概率更低,断裂韧性增加。G/SLG玻璃裂纹萌生概率的降低表明石墨烯薄膜在一定程度上阻碍了裂纹径向扩展。而在微观条件下,单层石墨烯增强钠钙玻璃表面的力学性能比宏观条件下更加明显,在相同的法向载荷下,G/SLG玻璃表面的硬度和弹性模量优于SLG玻璃表面。与SLG玻璃相比,G/SLG玻璃的塑性变形略有减小。研究表明,G/SLG玻璃表面可以通过弹性过程吸收更多的应变能。因此,G/SLG玻璃在纳米压痕过程中耗散的弹性能占总变形能的比例更高。(2)通过纳米划痕实验研究了单层石墨烯对钠钙玻璃表面的摩擦学行为。在给定条件下,G/SLG玻璃的磨损量比SLG玻璃降低约30%～44%,而堆积高度增加约33%～46%。通过修正的Arrhenius动力学模型得出,G/SLG和SLG玻璃的激活体积分别为58.56?和65.05?,G/SLG玻璃较低的激活体积和摩擦力是机械化学磨损量低于SLG玻璃的主要原因。此外,结合退火定量的分析了纳米压痕和纳米划痕的亚表面变形行为。G/SLG玻璃退火后的回复率(～56%)比SLG玻璃(～64%)低。研究表明,扩散到亚表面的剪应力是钠钙玻璃亚表面致密化的直接原因。由于单层石墨烯可以促进界面剪切,因此在纳米压痕测试过程中,石墨烯促进了玻璃材料沿金刚石探针侧壁的塑性流动,导致G/SLG玻璃比SLG玻璃出现更多的塑性流动。

关键词：钠钙玻璃纳米压痕塑性变形纳米划痕石墨烯