（华中光电技术研究所 武汉光电国家研究中心，湖北 武汉 430223）

引言

K9光学玻璃因其具备优良的光学性能、化学稳定性和性价比而得到广泛应用。玻璃强度有限，如不进行强化处理，在一些特殊应用领域（如高承压、温度变化剧烈等）将无法直接使用[1-4]。

玻璃为典型脆性材料，没有特征强度，玻璃中的微裂纹状态及分布对玻璃的抗弯强度有着决定性影响，微裂纹缺陷集中在玻璃表面。在外加载荷作用下，处于张应力区的表面微裂纹在尖端产生集中应力，当集中应力超过材料强度极限，微裂纹扩展，使玻璃在比理论抗弯强度低得多的力作用下发生断裂[4-7]。为避免或减轻上述现象发生，常采用物理钢化和化学钢化的方法，在玻璃表面形成压应力，提高玻璃的抗弯强度。物理钢化法工艺最高温度在玻璃软化点温度附近，存在着较大的热变形，对光学成像带来畸变等影响，无法在光学元件中使用。低温化学钢化可在玻璃软化点以下完成增强，保证玻璃不变形[6-7]。K9光学玻璃中含有一定的Na2O，采用低温K+、Na+离子交换化学钢化法，将K+交换至玻璃中并替换Na+位置，在玻璃表面形成压应力，达到玻璃增强的效果。

本文从理论和实验两方面研究分析了化学钢化对玻璃强度的影响，讨论了化学钢化与玻璃强度增强之间的关系，采用规格为45 mm×15 mm×5 mm的K9光学玻璃试件对化学钢化工艺进行了优化研究，采用优化工艺对规格为220 mm×110 mm×22 mm的工程化K9光学玻璃进行化学钢化，得出了工程化样件的表面应力、应力层厚度、力学性能及光学性能等测试结果。……