本发明涉及特种玻璃加工技术领域，特别涉及一种玻璃增强方法及高强度玻璃。
背景技术：
因固有的无规则结构特点，玻璃具有优良的光学和热学特性、可加工性，但是玻璃属于典型的脆性材料，其抗弯强度较低，这在很大程度上制约了玻璃应用，因此提高强度始终是玻璃领域的重点研发方向。
目前，提高玻璃强度的方法很多，目前应用较为广泛的增强方法是玻璃钢化。在玻璃钢化增强技术中，物理钢化主要针对较厚的玻璃，如液位计、视窗、透镜等，其抗弯强度最高可达200mpa，在化工、电力、建筑、交通等领域备受关注。但是，目前传统的物理钢化方法对于提升玻璃的强度已经达到极限，该方法钢化后的玻璃强度仅可满足普通制造业配套需要，但无法满足高速、高压和高温等特殊条件下的应用，为此亟需突破现有玻璃物理钢化的技术限制。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种玻璃增强方法及高强度玻璃，所要解决的技术问题是通过对玻璃依次进行微晶化和物理钢化，实现两种技术手段复合强化，且两次强化时的玻璃结构相互影响，具有协同作用，使高强度玻璃的玻璃抗弯强度≥320mpa，同时该方法适用于多品种小批量玻璃的生产，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种玻璃增强方法，其包括以下步骤：
1)将玻璃置于加热炉内进行第一加热和第一保温，使玻璃微晶化；
2)将玻璃在加热炉内进行第二加热和第二保温，使玻璃物理钢化。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一加热的升温速率为5-10℃/min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一保温的温度高于玻璃析晶温度，且低于玻璃软化点温度50-80℃。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一保温的时间为20-30h。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二加热的升温速率≥10℃/min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二保温的温度低于玻璃软化点温度10-20℃。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二保温的时间为10-20min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的玻璃物理钢化包括将第二保温后的玻璃在风场中淬冷；所述的风场中风压为0.12-0.25mpa，玻璃淬冷时间≤5min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的玻璃于风场中水平旋转运动，其转速为40-80rpm。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种根据前述的玻璃增强方法制备高强度玻璃的抗弯强度≥320mpa，抗热冲击≥320℃。
借由上述技术方案，本发明提出的一种玻璃增强方法及高强度玻璃至少具有下列优点：
1、本发明提出的玻璃增强方法及高强度玻璃，通过微晶化+物理钢化的复合方法，集成了微晶化和物理钢化增强优点，实现了二次强化效果，且两次强化的玻璃结构相互影响，具有协同作用，使玻璃的抗弯强度≥320mpa，抗热冲击可达320℃以上，满足高速、高压和高温等特殊条件下应用，显著拓展了玻璃的应用领域；
2、本发明提出的玻璃增强方法及高强度玻璃，该方法属于间歇式生产，操作简单，易于更换玻璃品种，适合多品种小批量高强度玻璃的制备，丰富了玻璃增强方法；
3、本发明提出的玻璃增强方法及高强度玻璃，该方法属于间歇式生产，操作简单，避免了大型设备投资，节约了能源和投资成本。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种玻璃增强方法及高强度玻璃其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
本发明提出一种玻璃增强方法，其包括以下步骤：
1)将玻璃置于加热炉内进行第一加热和第一保温，使玻璃微晶化；
2)将玻璃在加热炉内进行第二加热和第二保温，使玻璃物理钢化。
所述的玻璃微晶化是将玻璃放入加热炉内，将玻璃升温到玻璃软化点以下，并长时间保温，使其微晶化。在微晶化过程中，通过控制微晶化温度、时间以及温度场的均匀性，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃和普通玻璃的区别是：前者部分是晶体，后者全是非晶体。玻璃微晶化后的综合性能和微晶体的尺寸和数量有很大的关系。其基本原理是：玻璃是一种非晶态固体，从热力学观点看，它处于一种亚稳状态，较之晶体有较高的内能，所以在一定条件下，可以转化为结晶态。从动力学观点来看，玻璃熔体在冷却过程中，粘度急剧增加，抑制晶核的形成和晶体长大，阻止了结晶体的成长壮大。本发明的微晶化技术手段利用非均相结晶化机理，充分应用了热力学上的可能和动力学上的抑制，在一定条件下，使这种相反相成的物理过程，形成一个新的平衡，而获得的一种新材料。
所述的物理钢化是将加热炉继续快速升温，并于物理钢化温度下进行短时间保温；然后将玻璃快速移出加热炉，放到风场中冷却，使其物理钢化。其基本原理是：把玻璃加热到适宜温度，使玻璃终端原有应力消失，然后将玻璃快速的冷却，使玻璃表面急剧收缩，在玻璃内部形成很大的分布均匀的永久应力，也即压应力，而玻璃中层冷却较慢，还来不及收缩，故形成张应力；也就是说，玻璃外表层由于迅速冷却固化，而玻璃内部冷却速度较慢，当内部继续收缩时使玻璃表面产生了压应力，则内部产生了张应力，从而使玻璃获得较高的强度和抗热冲击性。
本发明的技术方案采用先微晶化再物理钢化的技术手段，两种手段的玻璃结构相互影响，具有协同作用，可以取得很好的玻璃抗弯强度和抗热冲击性。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一加热的升温速率为5-10℃/min。
玻璃在加热炉内微晶化之前，首先需将加热炉内预热；所述的预热过程中加热炉内的升温速率需要很好地控制。如果升温速度过快，则会发生玻璃炸裂的事故；而如果升温速度过慢，则会使得升温过程耗时较长，延长了工艺时间，从而降低了生产效率。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一保温的温度高于玻璃析晶温度，且低于玻璃软化点温度50-80℃。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第一保温的时间为20-30h。
所述的玻璃于微晶化温度下保温，其目的在于使玻璃的内部和表面析出微纳米级的晶体，然后通过微晶弥散强化以提高玻璃的强度。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二加热的升温速率≥10℃/min。
所述的第二加热的速度为快速加热，其目的在于防止由于加热速度慢而导致加热时间过长，使得微晶化产生的晶粒继续长大而使得玻璃变得不透明。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二保温的温度低于玻璃软化点温度10-20℃。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的第二保温的时间为10-20min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的玻璃物理钢化包括将第二保温后的玻璃在风场中淬冷；所述的风场中风压为0.12-0.25mpa，玻璃淬冷时间≤5min。
优选的，前述的玻璃增强方法，其中所述的玻璃于风场中水平旋转运动，其转速为40-80rpm。
所述的玻璃在风场中旋转运动，其目的在于使玻璃能够被均匀地冷却。
本发明的技术方案集成了玻璃的微晶化和物理钢化增强的优点，实现了二次强化，两种增强手段彼此协同作用，使玻璃的抗弯强度获得了很好的有益效果，可以满足高速、高压和高温等特殊条件下应用需求。
本发明还提出一种根据前述的玻璃增强方法制备的高强度玻璃的抗弯强度≥320mpa，抗热冲击≥320℃。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。玻璃抗弯强度测试依据为《玻璃材料弯曲强度试验方法》(jc/t676-1997)；玻璃抗热冲击测试依据为《实验室玻璃仪器热冲击和热冲击强度试验方法》(gb/t6579-2007)。
实施例1：
采用如下重量百分含量组分：60％sio2；14％al2o3；3.5％b2o3；5％mgo；5％bao；11％cao；1％zro2和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率5℃/min升到900℃，保温30h进行微晶化处理，随后将加热炉以10℃/min升温速率升到940℃，保温10min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速80rpm，风压0.12mpa，4min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为400mpa，抗热冲击350℃。
实施例2：
采用如下重量百分含量组分：35％sio2；17％al2o3；2％b2o3；5％mgo；2％bao；1.5％zno；1％tio2；3.5％zro2；12％la2o3；20％y2o3和1％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率10℃/min升到950℃，保温20h进行微晶化处理，随后将加热炉以20℃/min升温速率升到1020℃，保温30min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速40rpm，风压0.25mpa，2min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为490mpa，抗热冲击380℃。
实施例3：
采用如下重量百分含量组分：32％sio2；15％al2o3；3％b2o3；8％mgo；2％sro；2％bao；3％hfo2；9％zro2；10.5％la2o3；15％y2o3和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率8℃/min升到920℃，保温25h进行微晶化处理，随后将加热炉以15℃/min升温速率升到1040℃，保温20min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速60rpm，风压0.2mpa，4min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为480mpa，抗热冲击370℃。
实施例4：
采用如下重量百分含量组分：20％sio2；24.5％b2o3；2％zno；13.2％zro2；25％ta2o5；13％na2o；1％li2o；0.8％nb2o5和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为
130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率5℃/min升到520℃，保温20h进行微晶化处理，随后将加热炉以10℃/min升温速率升到570℃，保温30min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速80rpm，风压0.15mpa，6min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为320mpa，抗热冲击320℃。
实施例5：
采用如下重量百分含量组分：30％sio2；20％b2o3；2％zno；20％hfo2；
3％y2o3；4.5％na2o；7％k2o；2％li2o；10％nb2o5；0.5％tio2和1％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率10℃/min升到540℃，保温25h进行微晶化处理，随后将加热炉以20℃/min升温速率升到620℃，保温20min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速40rpm，风压0.20mpa，4min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为340mpa，抗热冲击325℃。
对比例1
采用如下重量百分含量组分：60％sio2；14％al2o3；3.5％b2o3；5％mgo；5％bao；11％cao；1％zro2和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
经测试，玻璃抗弯强度为61mpa，抗热冲击220℃。
对比例2：
采用如下重量百分含量组分：60％sio2；14％al2o3；3.5％b2o3；5％mgo；5％bao；11％cao；1％zro2和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率10℃/min升到900℃，保温30h进行微晶化处理，随后将玻璃快速移出加热炉。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为160mpa，抗热冲击280℃。
对比例3：
采用如下重量百分含量组分：60％sio2；14％al2o3；3.5％b2o3；5％mgo；5％bao；11％cao；1％zro2和0.5％sb2o3的玻璃，尺寸为130×26×19mm，所有面抛光处理，内部无气泡、条纹和结石等缺陷。
将加工好的玻璃放入加热炉内，以升温速率10℃/min升到940℃，保温10min后，将玻璃快速移出加热炉，放到风场中支架上进行水平旋转运动冷却，转速80rpm，风压0.12mpa，4min后从风场中取出玻璃。表观质量检测表明，钢化后玻璃外观未发生变形，表观质量良好。经测试，玻璃抗弯强度为200mpa，抗热冲击260℃。
由上述的实施例1-5的测试数据可见，采用不同组成的玻璃进行增强，其增强后的玻璃抗弯强度均可以达到320mpa以上；进一步的，当玻璃组分中包含al2o3时，其增强后的玻璃抗弯强度均可以达到400mpa以上；进一步的，当玻璃组分中同时包含al2o3、zro2、la2o3、和y2o3时，其增强后的玻璃抗弯强度均可以达到480mpa以上。
由上述的实施例1和对比例1-3的测试数据可见，此四个例子中的玻璃采用相同配方的玻璃，对比例1仅为基体玻璃，未对其进行强化处理，其玻璃抗弯强度仅能达到61mpa；对比例2是将基体玻璃仅采用微晶化的技术手段增强，由其增强的玻璃抗弯强度可达到160mpa，其强度增强效果比基体玻璃抗弯强度提高了1.62倍；对比例3是将基体玻璃仅采用物理钢化的技术手段增强，由其增强的玻璃抗弯强度可达到200mpa，其强度增强效果比基体玻璃抗弯强度提高了2.28倍；实施例1则是将基体玻璃同时采用微晶化和物理钢化两种技术手段依次增强，由其增强的玻璃抗弯强度可达到400mpa，其强度增强效果比基体玻璃抗弯强度提高了5.56倍。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。