平板玻璃的μ应力分析

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1、大学生创新训练计划项目研究报告—平板玻璃的u应力分析撰写人：钱鑫（材料学院硅酸盐11-1）指导教师：刘世民（材料学院教授）时间:2013年9月—2014年10月项冃编号：201310216044平板玻璃的U应力分析一、项目研究简介浮法玻璃的微区应力分析，是建立在玻璃产品存在内应力、易于炸裂的现象基础上，为改善这一工艺缺陷而提出定量测量分层存在的应力问题。本项目拟通过正交偏光测量应力方法，通过采集样品，分析和测定玻璃端面的上下表面应力大小，确定保持微区应力大小的尺寸后，经加热退火方式，改变玻璃中存在的应力，來实现不同应力的标定。(1)采集不同应力状态的玻璃样詁并完成有代表性的样詁制备；

2、(2)确定测定样品的方法并建立起规范的标准。通过系统测试分析，建立起一套测试方法并加以规范，实现对同一样品的重现性和误差可控，即实现了稳定可靠的端面玻璃微区测量方法。二、项目研究创新点与特色浮法玻璃内应力的分析是建立在实际应用的基础之上的，为解决工厂的实际问题而进行的实用性研究。玻璃退火过程中存在的内应力问题是史而有之，但是其测量和分析在国内一直难以解决，因内应力存在而导致的玻璃炸裂和难以切割问题更成为企业生产的瓶颈。把浮法玻璃应力细化到玻璃上下表面定量测试，是依据材料微观结构与宏观性质相联系的应用性基础研究。完成本项工作，可依据所研究的基础规律指导生产，调整相关工艺参数，以解决工厂

3、的实际问题。所以，测量分析玻璃板面微区□应力，明确炸裂、切割问题产生的原因，并用于指导生产是系统性创新性工作。三、项目研究过程1•项目理论研究分析通过前期的准备与学习工作，现在已基本掌握了岩相偏光显微镜的工作原理及使用方法，并且清楚由于玻璃屮存在微区应力，造成玻璃的各向异性，偏振光通过玻璃时，会产生双折射，从而产生光程差，不同的光程差对应不同的干涉色,通过对观察到的干涉色的颜色与标准干涉色色谱表进行对比，进而确定光程差，根据公式：R二d*(Np-No)式屮，R为光程差，d为玻璃厚度，Np为玻璃沿应力方向的折射率，No为玻璃固冇的折射率再根据公式：Np-No=Cb*o式屮，6为应力光学

4、常数，它是物性常数，仅与玻璃品种冇关，。为玻璃中微区应力的大小，根据以上两式得出：0二R/（d*Cb）根据此式即可计算出玻璃中微区应力的大小。通过多次对不同样品的测量,画出影响应力人小的关系曲线。2•项目研究具休步骤：（1）制作标准样品，使用岩相偏光显微镜观察到端面应力造成的颜色分布差异，计算出不同颜色所对应的光程差。（2）建立起光程差、玻璃应力及生产过程工艺的对应关系，对于不同样品进行实验分析，建立起一套测试方法，再将此方法加以合理规范，实现对同一样品的重现性和误差可控，即实现了稳定可靠的端面玻璃微区测量方法。（3）根据此规范的检测方法制作出方便、准确可靠的应力检测仪器。（4）将此

5、方法应用到生产实际中，指导和改善玻璃生产过程中的退火工艺,从而为解决玻璃生产过程屮产生的难以切割和无规则玻璃炸裂等问题提供科学依据。四、实验过程1•测试原理：将试样置入平面偏振光场中，旋转起偏振片及检偏振片，使两偏振轴保持正交并与试样主应力方向成45。角，试样的主应力方向与试样边部平行或垂直。将石英楔子或云母片置入靠近检偏振片左端光路中，并使其快、慢轴与偏振轴平行。通过转动检偏镜进行补偿，得到补偿角度。2•实验结果：①在」I•:交偏光显微镜下观察玻璃样品，得到如下图样(a)10mm厚玻璃样品(b)5mm厚玻璃样品(c)20mm厚玻璃样品85(d)干涉色级序图①实验现象：在正交偏光显微

6、镜下插入云母片，观察到的干涉色为一级紫红色。将玻璃样品放入样品台，观察到颜色表现为：在(a)图屮，屮间呈橙黄色，边缘呈蓝紫色。表现为屮间呈张应力，逐渐过渡到边缘呈压应力。在(b)图中，将样品旋转90°,观察到中间呈蓝紫色，边缘呈橙黄色。在(c)图屮，是玻璃屮存在划痕的样品图片。②实验结论：A.在正交偏光显微镜下观察，玻璃屮颜色存在分布差异。根据颜色特点对比干涉色级序图，可知颜色处丁•第一色序。并且在颜色过渡部分可明显观察到两条细线，其颜色为紫红色，说明此处应力值为零。在细线两测对比干涉色级序图，观察到颜色向相反方向过渡，说明应力值性质不同。一个是张应力，一个是压应力。B.在玻璃退火过

7、程屮，由于玻璃厚度方向上，上下表而部分冷却快，温度降低较快将率先达到室温，体积平衡不再收缩；而中间部分冷却慢，温度较高还将继续降温，体积将继续收缩，这样它们之间就产生一个相互的作用力。边缘部分达到平衡屮间部分述要继续向内收缩，由丁玻璃屮存在相互连接，边缘部分要阻止屮间部分收缩，给中间部分一个向外的拉力，同时中间部分要向内收缩而给边缘部分一个向内的压力。当玻璃完全达到室温吋，玻璃带为了消除内部的温度梯度使玻璃达到平衡，从而造成了屮间部分张应力，边缘部分压应力