1. 理论强度Academic intensity
理论强度是指,从不同理论角度来分析材料所能承受的最大应力或分离原子(离子或分子)所需的最小应力。
其值取决于原子间的键强度。
但这只适用于不存在缺陷的情况。
玻璃的理论强度可通过不同方式来计算,其值大致为1010~1.5X1010Pa。
2. 原始强度Original intensity
原始强度是玻璃制品刚刚制成时的机械强度。
由于这时玻璃是新鲜的,表面存在的微裂纹和机械擦
伤最少,因此强度要比放置一段时间后的强度高。
3. 实际强度Actual intensity
玻璃的实际强度是指玻璃在实际应用过程中的机械强度。
实际强度要比理论强度低得多,一般为理论强度的1/300~1/200。
这是因为玻璃的实际强度不仅与化学键强度有关,还与玻璃的脆性、玻璃表面的微裂纹、内部的不均匀及缺陷的存在造成应力集中有关。
其中表面微裂纹对强度的影响最重。
4. 微裂纹Micro-cracks
A. A. Griffieth提出玻璃表面存在着许多微小的裂纹,这些微裂纹是造成玻璃强度远低于理论强度的主要原因。
微裂纹的产生原因可归纳为结构缺陷、表面反应和机械损伤。
微裂纹在显微镜下可以看到,一般宽10~20nm,深不小于100nm。
微裂纹在制品受热或负载作用,受水汽及化学作用时,会向纵深发展,
从而加剧制品破裂,使强度显著下降。
5. 弹性Elasticity
材料在外力作用下发生变形,当外力去掉后能恢复原来形状的性质称为弹性。
在Tg温度以下,玻璃基本是服从虎克定律的弹性体。
玻璃的弹性指标主要是指弹性模量E(即杨氏模量)、剪切模量G、泊松
比μ、体积压缩模量K。
6. 塑性Flexibility
材料在外力作用下发生变形,当外力去掉后不能或只能部分恢复原来形状的性质称为塑性。
7. 硬度Rigidity
硬度可以理解为玻璃抵挡另一种固体材料深入其内部的能力。
玻璃的硬度在莫氏硬度5~7之间。
硬度的大小主要受Na2O、K2O、PbO等影响,玻璃组成中加入这些氧化物时,会显著降低硬度,因而凡碱性氧化物含量较高的玻璃硬度就较低,高铅硅酸盐玻璃的硬度更低。
当引入SiO2、ZrO2、B2O3等都会显著提高玻璃的硬度,各种氧化物组成对玻璃硬度的影响次序为K+<Na+<Li+;
Ba2+<Sr2+<Ca2+<Mg2+<Be2+; Cd2+<Zn2+。
8. 脆性Brittleness
脆性是指当负载超过玻璃极限强度时立即破裂的性质。
脆性与玻璃的组成和热处理程度有关。
提高玻璃强度是改善脆性的最好途径,此外在玻璃组成中适量引入离子半径小的氧化物如Li2O、BaO、MgO、
B2O3等都可以改善其脆性。
9. 疲劳Tiredness
在常温下,玻璃的破坏强度随加荷速度或加荷时间而变化。
加荷速度越大或加荷时间越长,其破坏强度就越小,短时间不会破坏的荷载,时间久了可能会破坏,这种现象称为玻璃的疲劳现象。
通常测定时间延长10倍,强度将比在液氮温度(77K)下测得的强度低7%。
研究证明,玻璃的疲劳现象是由于在加荷作用下微裂纹的加深而致。
10. 永久应力Permanent stress
当玻璃在常温下,内外温度均衡后,即温度梯度消失后,在玻璃中仍然存在热应力,这种应力称为永久应力,也叫残余应力。
它的产生是应变温度范围内应力豫弛的结果。
11. 暂时应力Temporary stress
温度低于应变点,处于弹性变形温度范围内的玻璃,在加热或冷却的过程中,即使加热或冷却的速度不是很大,玻璃的内层与外层也会形成一定的温度梯度,从而产生一定的热应力。
这种热应力随着温度梯度的存在而存在,随着温度梯度的消失而消失,所以称为暂时应力。
12. 应力腐蚀Erosion caused by stress
玻璃在不超过其强度的的小荷载作用下,周围介质特别是水分进入裂纹尖端,加速与裂纹尖端的SiO2网络结构发生反应,使网络结构破坏,导致裂纹的延伸,降低玻璃的强度,这种现象就叫应力腐蚀。
参见“疲劳”。
13. 宏观应力Macroscopically stress
由玻璃的宏观缺陷,如固体夹杂物(结石)、气体夹杂物(气泡)、化学不均匀(玻筋),引起的
内应力称为宏观应力。
14. 微观应力Microcosmic stress
由玻璃的微观缺陷,如点缺陷、局部析晶、晶界等,引起的内应力称为微观应力。
15. 应力豫弛Stress relaxation
由于玻璃的温度在应变点以上时具有粘弹性,质点的热运动能力较大,玻璃内部结构基团间可以产生位移和变形,使温度梯度所产生的热应力得以消失,这个过程称为应力豫弛,也叫应力松弛。
这时玻璃
内部虽然存在温度梯度但不存在应力。
16. 热历史Thermal history
玻璃的热历史是指玻璃从高温液态冷却,通过转变温度区域和退火温度区域时的经历,包括在该温
度区域内停留的时间和冷却速度等。
玻璃的物理化学性质不仅取决于玻璃的成分,而且在很大程度上取决于它的热历史。
对于相同的玻璃成分而言,不同的热历史会使玻璃具有不同的结构状态,从而影响到玻璃的许多性质。
17. 热膨胀系数Coefficient of thermal expansion
热膨胀系数分为线性热膨胀系数和体膨胀系数。
线性热膨胀系数是指当物体升高1℃时,在其原有长度上所增加的长度。
一般用在某一段温度范围内的线性热膨胀系数来表示。
设玻璃被加热时,温度从t1上升到t2,同时它的长度从L1增加到L2,则t1 ~t2
温度范围内的平均线性热膨胀系数α为:
α= (L2 - L1)/ [L1(t2 - t1)]
式中:L1——t1时试样的长度(cm),通常以室温的长度为准
ΔL——试样从t1加热到t2时长度的增加值(cm)
Δt——试样受热后温度的升高值(℃)
体膨胀系数是指当物体升高1℃时,在其原有体积上所增加的体积。
体膨胀系数用β表示。
α和β之
间有下式所示的近似关系:
β≈3α
18. 抗热震性The performance for thermal impact resistance
见“热稳定性”。
19. 热稳定性Thermal stability
玻璃经剧烈的温度变化后不被破坏的能力称为热稳定性。
对玻璃热稳定性影响最大的是应力分布,此外还与玻璃厚度、几何形状、热膨胀系数等有密切关系。
20. 耐热冲击强度The intensity for thermal impact resistance
耐热冲击强度是用来表征热稳定性大小的指标,是以制品或试样保持不被破坏时所能承受的最大温
差来表示的。
21. 折射率Refractive index
折射率可以理解为电磁波在玻璃中传播速度的降低(以真空中的光速为基准)。
如果用折射率表示
光速的降低,则:
n = c / v
式中:n——玻璃的折射率
c——光在真空中的传播速度
v——光在玻璃中的传播速度
一般玻璃的折射率为1.5~1.75。
22. 透过率Transparent index
透过玻璃的光强与入射光强之比称为透过率。
一般用T表示。
参见“吸光性”。
23. 反射率Reflectivity
从一个表面反射出去的光强与入射光强之比称为反射率。
一般用R表示。
24. 吸收率Absorptivity
被玻璃吸收的光强与入射光强之比称为吸收率,一般用A表示。
参见“吸光性”。
25. 透过率、反射率和吸收率的关系The interrelation among transparent index, reflectivity and
absorptivity
当阳光照射到玻璃的表面上时,一部分会发生反射,另一部分会被玻璃吸收,剩下的部分会穿过玻璃进入
室内。
(见图40.1)。