玻璃精密加工損傷基礎及應用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 玻璃的發(fā)展歷史 1
1.1.1 世界玻璃發(fā)展史 1
1.1.2 中國玻璃發(fā)展史 2
1.2 玻璃的分類 3
1.2.1 傳統(tǒng)玻璃 4
1.2.2 新型玻璃 5
1.3 玻璃的工程應用 7
1.3.1 玻璃在建筑行業(yè)的應用 8
1.3.2 玻璃在交通領域的應用 9
1.3.3 玻璃在光伏行業(yè)的應用 11
1.3.4 玻璃在通信領域的應用 12
1.3.5 玻璃在生物醫(yī)學領域的應用 13
1.3.6 玻璃在光學領域的應用 14
1.3.7 玻璃在核工業(yè)中的應用 15
1.3.8 玻璃在國防軍事領域的應用 16
1.4 發(fā)展趨勢 18
參考文獻 19
第2章 玻璃的基礎知識 22
2.1 玻璃的熔融成型 22
2.1.1 原材料 22
2.1.2 成分命名法 24
2.1.3 料方計算 25
2.1.4 玻璃熔制機理 26
2.1.5 玻璃液澄清 27
2.1.6 玻璃液勻化 30
2.1.7 特殊熔制方法 30
2.2 玻璃的結(jié)構(gòu) 31
2.2.1 氧化物玻璃的基本化學組成 32
2.2.2 硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)模型 33
2.2.3 硼酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)模型 35
2.2.4 磷酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)模型 36
2.2.5 其他玻璃的結(jié)構(gòu)模型 37
2.3 密度和熱膨脹 39
2.3.1 引言 39
2.3.2 測量方法 40
2.3.3 影響玻璃密度的因素 41
2.3.4 影響玻璃熱膨脹的因素 44
2.4 玻璃的機械性能 49
2.4.1 彈性模量 49
2.4.2 硬度 50
2.4.3 斷裂強度 51
2.4.4 玻璃的強化 52
參考文獻 52
第3章 玻璃的精密加工及其損傷 56
3.1 玻璃的冷加工 56
3.1.1 研磨和拋光 56
3.1.2 雕刻 61
3.1.3 噴花 62
3.1.4 刻蝕 62
3.1.5 玻璃的清洗 63
3.2 玻璃的熱加工 65
3.2.1 鋼化 65
3.2.2 熱彎、熱熔玻璃 74
3.2.3 彩釉玻璃 80
3.3 特殊加工方法 81
3.3.1 玻璃的微銑削加工 81
3.3.2 玻璃的電化學加工 85
3.3.3 納米壓印 87
3.3.4 玻璃的3D打印 93
參考文獻 95
第4章 玻璃結(jié)構(gòu)、性能、損傷的表征方法 98
4.1 力學性能測試 98
4.1.1 萬能材料試驗機 98
4.1.2 萬能硬度測試儀 99
4.1.3 納米壓痕儀 100
4.1.4 疲勞試驗機 102
4.1.5 多功能摩擦磨損試驗機 102
4.2 形貌分析 103
4.2.1 機械觸針輪廓術(shù) 104
4.2.2 光學輪廓術(shù) 104
4.2.3 光學探針輪廓術(shù) 106
4.2.4 掃描電子顯微鏡 108
4.2.5 掃描隧道顯微鏡 109
4.2.6 原子力顯微鏡 110
4.3 成分分析 111
4.3.1 X射線光電子能譜 111
4.3.2 傅里葉變換紅外光譜 113
4.3.3 拉曼光譜 114
4.3.4 核磁共振波譜 115
4.3.5 其他常見分析 116
4.4 光學分析 116
4.4.1 射線檢測技術(shù) 117
4.4.2 超聲波檢測技術(shù) 117
4.4.3 滲透檢測技術(shù) 118
4.4.4 其他檢測技術(shù) 119
4.5 分子動力學 121
4.5.1 系統(tǒng)建立 121
4.5.2 勢函數(shù)與系統(tǒng)參數(shù)的確立 122
4.5.3 結(jié)果分析方法 125
參考文獻 129
第5章 玻璃的應力腐蝕 133
5.1 斷裂韌性 133
5.2 非腐蝕環(huán)境下的材料斷裂 137
5.3 硅酸鹽應力腐蝕開裂：亞臨界應力腐蝕開裂 140
5.3.1 0區(qū)：環(huán)境極限 141
5.3.2 Ⅰ區(qū) 143
5.3.3 Ⅱ區(qū) 145
5.3.4 Ⅲ區(qū) 146
5.4 鈉硼硅酸鹽的應力腐蝕開裂行為 147
5.4.1 0區(qū)中玻璃化學組成與Ke的變化關(guān)系 147
5.4.2 Ⅰ區(qū)中v和KⅠ與玻璃化學成分的函數(shù)關(guān)系 150
參考文獻 154
第6章 玻璃的壓痕損傷 158
6.1 壓痕儀器 158
6.1.1 壓痕原理 158
6.1.2 測量范圍及分類 159
6.2 壓頭的形狀與選用 161
6.2.1 壓頭的類型 161
6.2.2 壓頭的選用 163
6.2.3 壓頭鈍化對測試的影響 165
6.3 壓痕條件的影響 168
6.3.1 壓入載荷的影響 168
6.3.2 保持載荷的影響 170
6.3.3 加載速率的影響 172
6.4 玻璃材料特性的影響 177
6.4.1 玻璃組成成分的影響 177
6.4.2 材料泊松比的影響 185
6.4.3 熱歷史的影響 189
6.4.4 玻璃水分含量的影響 193
6.5 周圍環(huán)境的影響 197
6.5.1 溫度的影響 197
6.5.2 濕度的影響 202
6.5.3 輻照的影響 206
6.6 壓痕的防護 214
6.6.1 熱鋼化 214
6.6.2 化學強化 215
6.6.3 涂層 218
6.6.4 刻蝕處理 219
參考文獻 221
第7章 玻璃的劃痕損傷 230
7.1 劃痕的研究背景 230
7.1.1 劃痕實驗的歷史進展 230
7.1.2 劃痕的研究方法及原理 231
7.2 實驗條件對劃痕行為的影響 234
7.2.1 載荷的影響 234
7.2.2 速度的影響 240
7.2.3 壓頭性能的影響 243
7.2.4 環(huán)境因素的影響 246
7.2.5 玻璃成分的影響 249
7.3 玻璃劃痕的防護 252
7.3.1 熱處理 252
7.3.2 涂層 254
7.3.3 刻蝕 255
7.3.4 化學強化 257
參考文獻 259
第8章 玻璃的磨損損傷 264
8.1 宏觀與微觀磨損 264
8.1.1 基本定義 264
8.1.2 研究方法 265
8.2 載荷的影響 267
8.2.1 硅酸鹽玻璃 267
8.2.2 磷酸鹽玻璃 273
8.3 對磨球化學特性的影響 276
8.3.1 硅酸鹽玻璃 277
8.3.2 磷酸鹽玻璃 280
8.4 環(huán)境的影響 284
8.4.1 硅酸鹽玻璃 284
8.4.2 磷酸鹽玻璃 295
8.5 速度的影響 299
8.5.1 硅酸鹽玻璃 299
8.5.2 磷酸鹽玻璃 300
8.6 磨損的防護 302
參考文獻 305
第9章 機器視覺在玻璃缺陷表征中的應用 309
9.1 引言 309
9.2 研究背景 310
9.2.1 玻璃加工缺陷的研究 310
9.2.2 玻璃缺陷檢測技術(shù)的研究現(xiàn)狀 311
9.2.3 機器視覺技術(shù)概述 312
9.3 缺陷檢測的基本原理以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 313
9.3.1 缺陷檢測的基本原理 313
9.3.2 檢測系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 314
9.4 缺陷檢測的研究現(xiàn)狀 319
9.4.1 表面顆粒和劃痕 320
9.4.2 內(nèi)部缺陷 325
9.4.3 邊角質(zhì)量 325
9.5 玻璃缺陷檢測系統(tǒng)的主要問題和發(fā)展趨勢 327
9.5.1 玻璃缺陷檢測系統(tǒng)的主要問題 327
9.5.2 玻璃缺陷檢測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 328
參考文獻 329
第10章 機器學習預測玻璃物理化學性能 332
10.1 機器學習預測方法 333
10.1.1 數(shù)據(jù)整合和清理 333
10.1.2 機器學習方法介紹 334
10.2 機器學習預測玻璃性能 342
10.2.1 玻璃彈性模量 343
10.2.2 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 347
10.2.3 玻璃耐腐性 349
10.2.4 玻璃磨損 354
10.2.5 玻璃產(chǎn)品缺陷 356
10.3 未來研究方向 360
參考文獻 361