基于离子交换加强的硼硅玻璃制造轻薄防弹玻璃研究



基于离子交换加强的硼硅玻璃制造轻薄防弹玻璃研究

透明的防弹玻璃在国防和民用工业中发挥着重要的作用，其主要应用于汽车、轮船、飞机等。近年来，轻量化的防弹玻璃（如国家政要的专车车窗、装甲车等军用特种车辆）需要具有在特殊状况下减少对人员伤害的能力。为了生产制造出轻量化的防弹玻璃，需要研发出合适的强化玻璃。因此，当特种车辆防弹窗使用的普通玻璃由强化玻璃替换后，防弹窗的玻璃厚度也随之减小，从而达到了轻量化的目的。

最近几年，有很多方法可以提高玻璃的强度，如离子交换、结晶、HF腐蚀以及在流体气体下的热处理等。通过离子交换对玻璃进行化学方式加强的方法广泛应用于军事和民用中，如国家政要或军队使用的特种车辆等，因为这些车辆对玻璃的机械性能和透光度要求都很高。硼硅酸盐玻璃的力学性能优于钠钙硅酸盐玻璃。更进一步说，由于硼硅玻璃的热膨胀系数低、质量轻、耐擦伤性和透光性高，所以其经常被应用于特种车辆等设施的防护窗。然而，需要有更多的研究去发现如何根据所需硼硅玻璃的厚度确定最佳离子交换条件，同时也要研究不同的离子交换条件对硼硅玻璃透光度的影响。

硼硅玻璃通过离子交换来提高其强度，在强度提高的同时减小玻璃使用的厚度，进而达到特种车辆防弹玻璃轻量化的目的。加强硼硅玻璃（3、4、6mm厚）的离子交换条件在560℃下所需的持续时间分别为10、12、15min。对于厚度为3、4、5mm经过离子交换的硼硅玻璃抗弯强度分别为0.745、0.783、0.810kPa，分别比不经过离子交换的原型玻璃抗弯强度高2.8倍左右。一种量产的轻量化防弹玻璃可以抵挡速度889.4m/s速度的子弹冲击，其透光率达到86%，符合国际标准。

刊名：Composites Part B: Engineering（英）

刊期：2015年第69卷

作者：Gyu-In Shim et al

编译：王一浏