Прозрачная стеклокерамика привлекает все больше внимания как материал для защиты экранов электронных устройств. Рассмотрена возможность ионного упрочнения прозрачной ганитовой стеклокерамики, содержащей небольшое количество Na2O. Изучена зависимость микротвердости ганитовой стеклокерамики от режимов ионнообменной обработки, а методами рентгенофазового анализа, просвечивающей электронной микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния, лазерно-искровой эмиссионной спектроскопии исследована ее структура.
Показано, что при определенных условиях ионное упрочнение стеклокерамики даже с небольшим содержанием щелочных ионов в составе приводит к повышению микротвердости.
Георгий Юрьевич Шахгильдян – канд. хим. наук, доцент кафедры химической технологии стекла и ситаллов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..
Роман Олегович Алексеев – вед. инженер кафедры химической технологии стекла и ситаллов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Андрей Сергеевич Наумов – аспирант кафедры химической технологии стекла и ситаллов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Александра Алексеевна Золикова – магистр кафедры химической технологии стекла и ситаллов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Виталий Иванович Савинков – канд. техн. наук, ассистент кафедры химической технологии стекла и ситаллов Российского химико-технологического университета им. Д. И. Менделеева (РХТУ им. Д. И. Менделеева), Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Владимир Николаевич Сигаев – д-р хим. наук, профессор, руководитель Международного центра лазерных технологий, руководитель Международной лаборатории функциональных материалов на основе стекла им. П. Д. Саркисова, заведующий кафедрой химической технологии стекла и ситаллов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
1. Wang M., Wang B., Krishnan N. M. A., et al. Ion exchange strengthening and thermal expansion of glasses: common origin and critical role of network connectivity // J. Non Cryst. Solids. 2017. V. 455. P. 70 – 74.
2. Gy R. Ion exchange for glass strengthening // MSEB. 2008. V. 149, No. 2. P. 159–165.
3. Donald I. W. Methods for improving the mechanical properties of oxide glasses // J. Mater. Sci. 1989. V. 24. P. 4177 – 4208.
4. Nielsen J. H., Thiele K., Schneider J., et al. Compressive zone depth of thermally tempered glass // Constr. Build. Mater. 2021. V. 310. P. 125238.
5. Abrams M. B., Green D. J., Glass S. J. Fracture behavior of engineered stress profile soda lime silicate glass // J. Non Cryst. Solids. 2003. V. 321. P. 10 – 19.
6. Guo Y., Li J., Zhang Y., еt al. High-entropy R2O3–Y2O3–TiO2–ZrO2–Al2O3 Glasses with Ultrahigh Hardness, Young’s Modulus and Indentation Fracture Toughness // iScience. 2021. V. 24, No. 7. P. 102735.
7. To T., Sorensen S. S., Christensen J. F., et al. Bond switching in densified oxide glass enables record-high fracture toughness // ACS Appl. Mater. & Interfaces. 2021. V. 13, No. 15. P. 17753 – 17765.
8. Christensen J. F., Sorensen S. S., To T., еt al. Toughening of soda-lime-silica glass by nanoscale phase separation: Molecular dynamics study // Phys. Rev. Mater. 2021. V. 5, No. 9. P. 093602.
9. Feng W., Bonamy D., C?lari? F., et al. Stress Corrosion Cracking in Amorphous Phase Separated Oxide Glasses: A Holistic Review of Their Structures, Physical, Mechanical and Fracture Properties // Corros. Mater. 2021. V. 2, No. 3. P. 412 – 446.
10. Luo J., Huynh H., Pantano C. G., et al. Hydrothermal reactions of soda lime silica glass – Revealing subsurface damage and alteration of mechanical properties and chemical structure of glass surfaces // J. Non-Cryst. Solids. 2016. V. 452, No. 11. P. 93 – 101.
11. Tomozawa M., Aaldenberg E. M. The role of water in surface stress relaxation of glass // Phys. Chem. Glas.: Eur. J. Glass Sci. Technol. B. 2017. V. 58, No. 4. P. 156 – 164.
12. Liu X., Zhou J., Zhou S., et al. Transparent glass-ceramics functionalized by dispersed crystals // Prog. Mater. Sci. 2018. V. 97. P. 38 – 96.
13. Beall G. H., Comte M., Dejneka M. J., et al. Ion-exchange in glass-ceramics // Front. Mater. 2016. V. 3. P. 41.
14. Beall G. H., Karstetter B. R., Rittler H. L. Crystallization and chemical strengthening of stuffed ?-quartz glass-ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1967. V. 5. P. 181 – 190.
15. Karstetter B. R., Voss R. O. Chemical strengthening of glass-ceramic in the system Li2O–Al2O3–SiO2 // J. Am. Ceram. Soc. 1967. V. 50. P. 133 – 137.
16. ?a?czka K., Kowalska K. C., Sroda M., et al. Glass-ceramics of LAS (Li2O–Al2O3–SiO2) system enhanced by ion-exchange in KNO3 salt bath // J. Non Cryst. Solids. 2015. V. 428. P. 90 – 97.
17. Li X. C., Li D., Meng M., et al. Significant strengthening of a lithium disilicate glass by Li+/Na+ exchange at substantially lowered temperature // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 22665 – 22674.
18. Auzel F., Kalita K. E. L, Cruz P. S. A new Er3+-doped vitreous fluoride amplification medium with crystal-like cross-sections and reduced inhomogeneous line width // Opt. Mater. 1996. V. 5. P. 75 – 78.
19. Golshan N. H., Yekta B. E., Marghussian V. K. Crystallization and optical properties of a transparent mullite glass ceramic // Opt. Mater. 2012. V. 34. P. 596 – 599.
20. Sant'Ana Gallo L., C?lari? F., Audebrand N., et al. In situ crystallization and elastic properties of transparent MgO–Al2O3–SiO2 glass?ceramic // J. Am. Ceram. Soc. 2017. V. 100, No. 5. P. 2166 – 2175.
21. Hao X., Luo Z., Hu X., et al. Effect of replacement of B2O3 by ZnO on preparation and properties of transparent cordierite-based glass-ceramics // J. Non-Cryst. Solids. 2016. V. 432. P. 265 – 270.
22. Dymshits O., Gorokhova E., Alekseeva I., et al. Transparent materials based on semiconducting ZnO: glass-ceramics and optical ceramics doped with rare-earth and transition-metal ions // J. Non-Cryst. Solids. 2022. V. 588. P. 121625.
23. Guo Y., Liu C., Wang J., et al. Effect of ZrO2 crystallization on ion exchange properties in aluminosilicate glass // J. Eur. Ceram. Soc. 2020. V. 40, No. 5. P. 2179 – 2184.
24. Huang J., Zhang J., Yu Y., et al. Transparent MgO–Al2O3–SiO2 glass-ceramics prepared with ZrO2 and SnO2 as nucleating agents // J. Non Cryst. Solids. 2022. V. 588. P. 121585.
25. Guo Y., Lu Y., Liu C., et al. Effect of ZnAl2O4 crystallization on ion-exchange properties in aluminosilicate glass // J. Alloys Compd. 2021. V. 851. P. 156891.
26. Guo Y., Wang J., Ruan J., et al. Microstructure and ion-exchange properties of glass-ceramics containing ZnAl2O4 and ?-quartz solid solution nanocrystals // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41, No. 10. P. 5331 – 5340.
27. Шахгильдян Г. Ю., Савинков В. И., Шахгильдян А. Ю. и др. Влияние условий ситаллизации на твердость прозрачных ситаллов в системе ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 // Стекло и керамика. 2020. № 11. С. 24 – 27. [Shakhgil’dyan G. Y., Savinkov V. I., Shakhgil’dyan A. Y., et al. Effect of Sitallization Conditions on the Hardness of Transparent Sitalls in the System ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 // Glass Ceram. 2021. V. 77, No. 11. P. 426 – 428.]
28. Loshmanov A. A., Sigaev V. N., Khodakovskaya R. Ya., et al. Small-angle neutron scattering on silica glasses containing titania // J. Appl. Crystallogr. 1974. V. 7, No. 2. P. 207 – 210.
29. Сигаев В.Н. Строение оксидных стекол и процессы формирования полярных стеклокристаллических текстур // Физика и химия стекла. 1998. Т. 24, № 4. С. 429 – 444.
30. Dymshits O. S., Zhilin A. A., Petrov V. I., et al. A Raman Spectroscopic Study of Phase Transformations in Titanium-Containing Magnesium Aluminosilicate Glasses // Glass Phys. Chem. 2002. V. 28. P. 66 – 78.
31. Shakhgildyan G., Durymanov V., Ziyatdinova M., et al. Effect of Gold Nanoparticles on the Crystallization and Optical Properties of Glass in ZnO–MgO–Al2O3–SiO2 System // Crystals. 2022. V. 12, No. 2. P. 287.
32. Potuzak M., Smedskjaer M. M. Alkali diffusivity in alkaline earth sodium boroaluminosilicate glasses // Solid State Ion. 2014. V. 263. P. 95 – 98.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500
DOI: 10.14489/glc.2023.03.pp.017-025
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку