从图中可以看出,钠钙玻璃和高铝硅钠玻璃都具有单层压缩应力,而钠铝硅玻璃则呈现复合压缩应力。其压缩应力深度明显超过前两者,表面压缩应力水平与高铝硅钠玻璃相似,已达到较高水平。
大量实验证明,玻璃的破裂是由玻璃表面微裂纹扩展引发的。不论是物理钢化还是化学强化,其共同原理是通过在玻璃表面引入压缩应力来抑制微裂纹的扩展,以提高玻璃的机械强度。
在强化玻璃中,微裂纹的产生和扩展受到压缩应力层和玻璃网络结构的两种因素影响。压缩应力从玻璃表面向内逐渐减弱,因此微裂纹向玻璃内部扩展时,受到的压缩应力阻力逐渐减小。但是网络结构阻力保持不变。当裂纹扩展至张应力区时,玻璃将会发生破裂。
在这三种类型的化学强化玻璃中,钠钙玻璃的网络结构和压缩应力水平最为脆弱,其机械强度也远远不及其他两种玻璃。高铝硅钠玻璃虽然拥有高达861 MPa的表面压缩应力,但仅有40微米的压应力深度,这无法有效地抑制和阻碍玻璃基体上微裂纹的扩展。
而锂钠铝硅玻璃的表面压缩应力可以达到900 MPa以上,而压缩应力深度则达到了约135微米,这使得它能够有效地防止微裂纹的产生和扩展。
该玻璃内部更深的压缩应力分布还能更有效地削弱裂纹的扩展。与高铝硅钠玻璃相比,钾钠铝硅玻璃具有更高的机械强度、抗冲击强度和耐用性。在消费电子终端的保护屏领域,钾钠铝硅玻璃已经取代了钠钙玻璃和高铝硅钠玻璃。
这三种化学强化玻璃中,锂钠铝硅玻璃在更薄的基础上保持了高强度、高安全性和耐用性,而这些特性恰好是汽车玻璃所需的重要特征。锂钠铝硅玻璃在新型汽车玻璃领域中是最合适的选择,它能够替代较厚的钠钙玻璃和非安全的高铝硅钠玻璃。
锂钠铝硅玻璃、钠钙玻璃的安全玻璃测试对比为模拟锂钠铝硅玻璃在汽车车窗应用中的机械强度效果,使用了汽车安全玻璃测试标准GB 9656-2003中的多个试验来表征其机械性能,包括抗弯曲性、抗冲击性和抗磨性等,并通过钟角应力释放试验来评估碎片状态。