基于離子交換加強的硼硅玻璃制造輕薄防彈玻璃研究

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基于離子交換加強的硼硅玻璃制造輕薄防彈玻璃研究

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

最近幾年，有很多方法可以提高玻璃的強度，如離子交換、結晶、HF腐蝕以及在流體氣體下的熱處理等。通過離子交換對玻璃進行化學方式加強的方法廣泛應用于軍事和民用中，如國家政要或軍隊使用的特種車輛等，因為這些車輛對玻璃的機械性能和透光度要求都很高。硼硅酸鹽玻璃的力學性能優于鈉鈣硅酸鹽玻璃。更進一步說，由于硼硅玻璃的熱膨脹系數低、質量輕、耐擦傷性和透光性高，所以其經常被應用于特種車輛等設施的防護窗。然而，需要有更多的研究去發現如何根據所需硼硅玻璃的厚度確定最佳離子交換條件，同時也要研究不同的離子交換條件對硼硅玻璃透光度的影響。

硼硅玻璃通過離子交換來提高其強度，在強度提高的同時減小玻璃使用的厚度，進而達到特種車輛防彈玻璃輕量化的目的。加強硼硅玻璃（3、4、6mm厚）的離子交換條件在560℃下所需的持續時間分別為10、12、15min。對于厚度為3、4、5mm經過離子交換的硼硅玻璃抗彎強度分別為0.745、0.783、0.810kPa，分別比不經過離子交換的原型玻璃抗彎強度高2.8倍左右。一種量產的輕量化防彈玻璃可以抵擋速度889.4m/s速度的子彈沖擊，其透光率達到86%，符合國際標準。

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