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基于離子交換加強(qiáng)的硼硅玻璃制造輕薄防彈玻璃研究

透明的防彈玻璃在國(guó)防和民用工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用，其主要應(yīng)用于汽車、輪船、飛機(jī)等。近年來(lái)，輕量化的防彈玻璃（如國(guó)家政要的專車車窗、裝甲車等軍用特種車輛）需要具有在特殊狀況下減少對(duì)人員傷害的能力。為了生產(chǎn)制造出輕量化的防彈玻璃，需要研發(fā)出合適的強(qiáng)化玻璃。因此，當(dāng)特種車輛防彈窗使用的普通玻璃由強(qiáng)化玻璃替換后，防彈窗的玻璃厚度也隨之減小，從而達(dá)到了輕量化的目的。

最近幾年，有很多方法可以提高玻璃的強(qiáng)度，如離子交換、結(jié)晶、HF腐蝕以及在流體氣體下的熱處理等。通過(guò)離子交換對(duì)玻璃進(jìn)行化學(xué)方式加強(qiáng)的方法廣泛應(yīng)用于軍事和民用中，如國(guó)家政要或軍隊(duì)使用的特種車輛等，因?yàn)檫@些車輛對(duì)玻璃的機(jī)械性能和透光度要求都很高。硼硅酸鹽玻璃的力學(xué)性能優(yōu)于鈉鈣硅酸鹽玻璃。更進(jìn)一步說(shuō)，由于硼硅玻璃的熱膨脹系數(shù)低、質(zhì)量輕、耐擦傷性和透光性高，所以其經(jīng)常被應(yīng)用于特種車輛等設(shè)施的防護(hù)窗。然而，需要有更多的研究去發(fā)現(xiàn)如何根據(jù)所需硼硅玻璃的厚度確定最佳離子交換條件，同時(shí)也要研究不同的離子交換條件對(duì)硼硅玻璃透光度的影響。

硼硅玻璃通過(guò)離子交換來(lái)提高其強(qiáng)度，在強(qiáng)度提高的同時(shí)減小玻璃使用的厚度，進(jìn)而達(dá)到特種車輛防彈玻璃輕量化的目的。加強(qiáng)硼硅玻璃（3、4、6mm厚）的離子交換條件在560℃下所需的持續(xù)時(shí)間分別為10、12、15min。對(duì)于厚度為3、4、5mm經(jīng)過(guò)離子交換的硼硅玻璃抗彎強(qiáng)度分別為0.745、0.783、0.810kPa，分別比不經(jīng)過(guò)離子交換的原型玻璃抗彎強(qiáng)度高2.8倍左右。一種量產(chǎn)的輕量化防彈玻璃可以抵擋速度889.4m/s速度的子彈沖擊，其透光率達(dá)到86%，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

刊名：Composites Part B: Engineering（英）

刊期：2015年第69卷

作者：Gyu-In Shim et al

編譯：王一瀏