Дослідження міцності натрій-кальцій-силікатного скла, зміцненого іонообмінним методом

Наталія  Жданюк

doi:10.25140/2411-5363-2025-4(42)-314-324

Автор(и)

Наталія Жданюк Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Україна https://orcid.org/0000-0003-3771-5045

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2025-4(42)-314-324

Ключові слова:

флоат-скло; іонно-обмінне зміцнення; міцність на вигин; мікротвердість, Air-/Tin-поверхня

Анотація

У роботі досліджено вплив умов іонно-обмінного зміцнення натрій-кальцій-силікатного флоат-скла на його механічні властивості. Зміцнення проводили у розплаві KNO₃ за температур 350–475 °C протягом 0–6 годин. Визначено залежності приросту маси зразків від температури та часу витримки, що підтверджує дифузійний характер процесу. Механічні властивості оцінювали за показниками мікротвердості та міцності на згин. Встановлено, що обробка при 475 °C протягом 6 годин забезпечує підвищення міцності на згин приблизно у 2,5 раза та зростання мікротвердості на 10–12 % порівняно з необробленим склом.

Посилання

Pisano, G., & Carfagni, G. R. (2017). A micromechanical derivation of the macroscopic strength statistics for pristine or corroded/abraded float glass. Journal of the European Ceramic Society, 37(13), 4197–4206. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.04.046.

Долгов, О. М. (2019). Механіка руйнування. Дніпро: НТУ «Дніпровська політехніка».

Koike, A., Akiba, S., Sakagami, T., Hayashi, K., & Ito, S. (2012). Difference of cracking behavior due to Vickers indentation between physically and chemically tempered glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 358(24), 3438–3444. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2012.02.020.

Li, X., Jiang, L., Wang, Y., Mohagheghian, I., Dear, J. P., Li, L., & Yan, Y. (2017). Correlation between K+-Na+ diffusion coefficient and flexural strength of chemically tempered aluminosilicate glass. Journal of Non-Crystalline Solids, 471, 72–81. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.05.011

Shcherban, V., Zhdanyuk, N., & Plemyannikov, M. (2020). Study of the dynamics of stress formation in glass during a thermal hardening. Technology Audit and Production Reserves, 6(1(56)), 45–48. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2020.220535.

Gavalda-Diaz, O., Saiz, E., Chevalier, J., & Bouville, F. (2025). Toughening of ceramics and ceramic composites through microstructure engineering: A review. International Materials Reviews, 70(1), 3–30. https://doi.org/10.1177/09506608241308337.

Karlsson, K. S. R., & Wondraczek, L. (2021).Strengthening of oxide glasses. In Encyclopedia of Glass Science, Technology, History, and Culture 1, 391–404.

Karlsson, S., Jonson, B., & Stalhandske, C. (2010). The technology of chemical glass strengthening – A review. European Journal of Glass Science and Technology A, 51(2), 41–54.

Xu, G., Zhang, J., He, H., Dong, J., Liu, J., Wang, F., … Chen, J. (2025).The effect of ion exchange on the properties of MgO–Al2O3–SiO2 transparent glass-ceramics. Ceramics International. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.05.057.

Güzel, A. S., Sarıgüzel, M., Özdemir Yanık, M. C., Günay, E., Usta, M., & Öztürk, Y. (2019). Enhancing mechanical endurance of chemical-tempered thin soda-lime silicate float glass by ion exchange. Journal of the Australian Ceramic Society, Published online. https://doi.org/10.1007/s41779-019-00375-x.

Sglavo, V. M., Quaranta, A., Allodi, V., & Mariotto, G. (2014). Analysis of the surface structure of soda lime silicate glass after chemical strengthening in different KNO₃ salt baths. Journal of Non-Crystalline Solids, 401, 105–109. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.01.026.

Gy, R. (2008). Ion exchange for glass strengthening. Materials Science and Engineering: B, 149(2), 159–165. https://doi.org/10.1016/j.mseb.2007.11.029.

Min, K. W., Choi, J. H., Jung, Y., Byun, Y. M., Im, W. B., & Kim, H.-J. (2023). Weibull reliability and mechanical properties of chemical strengthening lightweight glass containers using spray coating. Processes, 11(1), 15. https://doi.org/10.3390/pr11010015.

Kim, S. W., Im, H. T., Lee, J. E., Kim, H. S., Kim, J. H., & Hwang, J. (2021). Physical properties of chemically strengthened thin glass prepared by the spray method using an original KNO₃–Al₂O₃ slurry. Materials Chemistry and Physics, 259, 123942. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123942.

Lee, J. E., Im, H. T., Kim, H. S., Kim, S. W., Kim, J. H., Ryu, B. K., & Hwang, J. (2020). Effect of α-Al₂O₃ particle size in a slurry on the physical properties of chemically strengthened thin glass prepared by the spray method. ACS Omega, 5(41), 26667–26672. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03518.