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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(yè)中發(fā)揮著重要的作用，其主要應(yīng)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(chǎn)制造出輕量化的防彈玻璃，需要研發(fā)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(jié)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(yīng)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(yōu)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(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(xù)時間分別為10、12、15min。對于厚度為3、4、5mm經(jīng)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(jīng)過離子交換的原型玻璃抗彎強度高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