摘要

采用熔融冷却工艺制备了一系列钙铝硅酸盐体系的玻璃，通过维氏压痕测试对玻璃的硬度及抗开裂能力（CR）进行了研究，通过红外及拉曼光谱探究了玻璃结构的变化，特别探讨了SiO2含量和施加荷载对其形变和断裂行为的影响。在进行压痕实验时玻璃的变形有两个不同结果：塑性流动和致密化。塑性（或剪切）流是物质的体积守恒位移，而致密化是非体积守恒的不可逆压缩，在压痕下方产生密度增加的半球形区域。研究结果表明：当SiO2含量减少时，玻璃的原子堆积系数较大，而摩尔体积相对较低，拥有更高的弹性模量，其硬度从6.83 GPa提高至7.22 GPa（载荷为100 gf），但断裂韧性较低，抗开裂能力相对较弱，CR值从330 gf降至190 gf；相反，SiO2含量提高后，在整个压痕过程中参与致密化的SiO2比例更大，玻璃的致密化程度更高，其抗开裂能力越强，这表现在压痕经过退火处理后，压痕的恢复比例提高，表明其残留应力降低的程度越大。

关键词