本發(fā)明屬于玻璃材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強度玻璃材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著玻璃制品在工業(yè)、醫(yī)藥和建筑物等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)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(xué)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(nèi)部結(jié)構(gòu)造成了其的力學(xué)不佳，因此對玻璃制備組分的改進日益成為人們關(guān)注的主題。
現(xiàn)有技術(shù)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(huán)境產(chǎn)生負面影響，因此對于優(yōu)異的抗斷裂和高硬度的環(huán)境友好型玻璃也日益成為需要。多數(shù)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(jīng)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(shù)物質(zhì)一樣，在受熱后，會產(chǎn)生一定的膨脹，玻璃過分的膨脹會影響玻璃的穩(wěn)定性。
常規(guī)的玻璃材料的耐熱性能較差、熱膨脹系數(shù)較高，長期處于堿性環(huán)境下玻璃的外表會產(chǎn)生較大的侵蝕現(xiàn)象。同時其較高的熱膨脹系數(shù)也會讓其在受熱后趨于不穩(wěn)定。因此有必要提高玻璃的耐熱性能和熱穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高強度玻璃材料的制備方法，本發(fā)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(yīng)用范圍。
本發(fā)明提供了如下的技術(shù)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(dǎo)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(yōu)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(yōu)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(zhì)。
優(yōu)選的，所述步驟a的材料一使用超微粉碎機再粉碎30-50min。
優(yōu)選的，所述步驟b的混煉爐使用前先進行預(yù)熱處理，在200-250℃下預(yù)熱15-20min。
優(yōu)選的，所述步驟b的升溫速率為20-30℃/min。
優(yōu)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(yōu)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(fā)明的有益效果是：
本發(fā)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(yīng)用范圍。
本發(fā)明制備得到的玻璃材料具有較低的熱膨脹系數(shù)，制備得到的玻璃材料的耐熱性能較好、熱膨脹系數(shù)較低，長期處于高溫環(huán)境下玻璃無軟化現(xiàn)象，同時其較低的熱膨脹系數(shù)也會讓其在受熱后趨于穩(wěn)定，因此有較好的耐熱性能。
本發(fā)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(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)制造。
本發(fā)明的制備過程中無二次污染物的產(chǎn)生，且原材料均不會產(chǎn)生環(huán)境污染，因此具有一定的節(jié)能、環(huán)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(dǎo)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(zhì)。
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(yù)熱處理，在250℃下預(yù)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(fā)明的玻璃材料無破損現(xiàn)象。經(jīng)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(dǎo)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(zhì)。
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(yù)熱處理，在200℃下預(yù)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(fā)明的玻璃材料無破損現(xiàn)象。經(jīng)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(dǎo)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(zhì)。
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(yù)熱處理，在250℃下預(yù)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(fā)明的玻璃材料無破損現(xiàn)象。經(jīng)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(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。