本發明屬于玻璃材料技術領域，具體涉及一種高強度玻璃材料的制備方法。

背景技術：

隨著玻璃制品在工業、醫藥和建筑物等領域的廣泛應用，現有的對玻璃的需求已不僅限于用來隔擋和透光。更多的則是對玻璃的良好力學強度的需求，如好的抗斷裂性能和高的硬度。但是由于玻璃自身的內部結構造成了其的力學不佳，因此對玻璃制備組分的改進日益成為人們關注的主題。

現有技術在提高玻璃的硬度時，常常加入氧化鉛來獲得硬度高、耐磨性好和抗斷裂性能好的的玻璃，但是由于氧化鉛的加入會對人體和環境產生負面影響，因此對于優異的抗斷裂和高硬度的環境友好型玻璃也日益成為需要。多數玻璃的組成成分中都有硅酸鹽類成分，如硅酸鈉、硅酸鉀等。這些成分的存在會制約玻璃的使用。如果玻璃的主要組成都為硅酸鹽類成分，其耐熱性較差，經過長時間接觸堿液后，玻璃表面會不平滑，影響玻璃的性能。玻璃也和大多數物質一樣，在受熱后，會產生一定的膨脹，玻璃過分的膨脹會影響玻璃的穩定性。

常規的玻璃材料的耐熱性能較差、熱膨脹系數較高，長期處于堿性環境下玻璃的外表會產生較大的侵蝕現象。同時其較高的熱膨脹系數也會讓其在受熱后趨于不穩定。因此有必要提高玻璃的耐熱性能和熱穩定性。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種高強度玻璃材料的制備方法，本發明制備的玻璃材料具有良好的抗斷裂能力和較高的維氏硬度，可顯著的提高玻璃材料的應用范圍。

本發明提供了如下的技術方案：

一種高強度玻璃材料的制備方法，包括以下制備步驟：

a、將teo2、k2o、sio2、tm2o3、yb2o3、fe2o3、er2o和bi2o3混合置于球磨機中，球磨至過400-500目篩子，得到材料一；

b、將材料一置于120-160℃干燥10-20min，再置于混煉爐中升溫至1600-1800℃，并攪拌，混煉3-5h，得到材料二；

c、將材料二導入模具中進行澄清處理，得到材料三；

d、將材料三進行退火處理，再降溫，最后冷卻至室溫，即可得到成品。

優選的，所述高強度玻璃材料包括以下重量份的原料：teo224-28份、k2o22-26份、sio218-23份、tm2o314-18份、yb2o312-16份、fe2o315-22份、er2o16-20份和bi2o316-19份。

優選的，所述步驟a的原材料在球磨前使用高壓水槍噴射沖洗，去除雜質。

優選的，所述步驟a的材料一使用超微粉碎機再粉碎30-50min。

優選的，所述步驟b的混煉爐使用前先進行預熱處理，在200-250℃下預熱15-20min。

優選的，所述步驟b的升溫速率為20-30℃/min。

優選的，所述步驟b攪拌采用石英棒進行攪拌，攪拌速度為120-140r/min。

優選的，所述步驟d的退火處理為：第一階段退火至800-900℃時保溫35-45min，第二階段退火至550-650℃時保溫40-60min。

本發明的有益效果是：

本發明制備的玻璃材料具有良好的抗斷裂能力和較高的維氏硬度，可顯著的提高玻璃材料的應用范圍。

本發明制備得到的玻璃材料具有較低的熱膨脹系數，制備得到的玻璃材料的耐熱性能較好、熱膨脹系數較低，長期處于高溫環境下玻璃無軟化現象，同時其較低的熱膨脹系數也會讓其在受熱后趨于穩定，因此有較好的耐熱性能。

本發明的原材料成本低廉，來源廣泛，且制備方法簡單、制備流程短，因此，適合工業化大規模生產制造。

本發明的制備過程中無二次污染物的產生，且原材料均不會產生環境污染，因此具有一定的節能、環保意義。

具體實施方式

實施例1

一種高強度玻璃材料的制備方法，包括以下制備步驟：

a、將teo2、k2o、sio2、tm2o3、yb2o3、fe2o3、er2o和bi2o3混合置于球磨機中，球磨至過400目篩子，得到材料一；

b、將材料一置于160℃干燥10min，再置于混煉爐中升溫至1800℃，并攪拌，混煉3h，得到材料二；

c、將材料二導入模具中進行澄清處理，得到材料三；

d、將材料三進行退火處理，再降溫，最后冷卻至室溫，即可得到成品。

高強度玻璃材料包括以下重量份的原料：teo228份、k2o22份、sio223份、tm2o314份、yb2o316份、fe2o315份、er2o20份和bi2o316份。

步驟a的原材料在球磨前使用高壓水槍噴射沖洗，去除雜質。

步驟a的材料一使用超微粉碎機再粉碎50min。

步驟b的混煉爐使用前先進行預熱處理，在250℃下預熱15min。

步驟b的升溫速率為20℃/min。

步驟b攪拌采用石英棒進行攪拌，攪拌速度為140r/min。

步驟d的退火處理為：第一階段退火至900℃時保溫35min，第二階段退火至550℃時保溫60min。

抗沖擊性能測試方法為將重量為0.5kg的鋼球分別從0.4m、0.6m、0.8m的高空落至玻璃材料上，本發明的玻璃材料無破損現象。經過維氏硬度計測定玻璃材料的維氏硬度后，玻璃材料的維氏硬度為682。

實施例2

一種高強度玻璃材料的制備方法，包括以下制備步驟：

a、將teo2、k2o、sio2、tm2o3、yb2o3、fe2o3、er2o和bi2o3混合置于球磨機中，球磨至過400目篩子，得到材料一；

b、將材料一置于120℃干燥10min，再置于混煉爐中升溫至1800℃，并攪拌，混煉5h，得到材料二；

c、將材料二導入模具中進行澄清處理，得到材料三；

d、將材料三進行退火處理，再降溫，最后冷卻至室溫，即可得到成品。

高強度玻璃材料包括以下重量份的原料：teo224份、k2o26份、sio218份、tm2o314份、yb2o316份、fe2o315份、er2o16份和bi2o316份。

步驟a的原材料在球磨前使用高壓水槍噴射沖洗，去除雜質。

步驟a的材料一使用超微粉碎機再粉碎30min。

步驟b的混煉爐使用前先進行預熱處理，在200℃下預熱15min。

步驟b的升溫速率為20℃/min。

步驟b攪拌采用石英棒進行攪拌，攪拌速度為120r/min。

步驟d的退火處理為：第一階段退火至800℃時保溫35min，第二階段退火至550℃時保溫40min。

抗沖擊性能測試方法為將重量為0.5kg的鋼球分別從0.4m、0.6m、0.8m的高空落至玻璃材料上，本發明的玻璃材料無破損現象。經過維氏硬度計測定玻璃材料的維氏硬度后，玻璃材料的維氏硬度為675。

實施例3

一種高強度玻璃材料的制備方法，包括以下制備步驟：

a、將teo2、k2o、sio2、tm2o3、yb2o3、fe2o3、er2o和bi2o3混合置于球磨機中，球磨至過400-500目篩子，得到材料一；

b、將材料一置于160℃干燥20min，再置于混煉爐中升溫至1800℃，并攪拌，混煉3h，得到材料二；

c、將材料二導入模具中進行澄清處理，得到材料三；

d、將材料三進行退火處理，再降溫，最后冷卻至室溫，即可得到成品。

高強度玻璃材料包括以下重量份的原料：teo228份、k2o26份、sio223份、tm2o318份、yb2o312份、fe2o315份、er2o16份和bi2o319份。

步驟a的原材料在球磨前使用高壓水槍噴射沖洗，去除雜質。

步驟a的材料一使用超微粉碎機再粉碎30min。

步驟b的混煉爐使用前先進行預熱處理，在250℃下預熱20min。

步驟b的升溫速率為20℃/min。

步驟b攪拌采用石英棒進行攪拌，攪拌速度為140r/min。

步驟d的退火處理為：第一階段退火至800-900℃時保溫45min，第二階段退火至650℃時保溫60min。

本實施例制備的玻璃材料的抗沖擊性能測試方法為將重量為0.5kg的鋼球分別從0.4m、0.6m、0.8m的高空落至玻璃材料上，本發明的玻璃材料無破損現象。經過維氏硬度計測定玻璃材料的維氏硬度后，玻璃材料的維氏硬度為679。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。