随着现代高层建筑、汽车、信息和光电子产业的发展，高性能平板玻璃的应用日益广泛。传统钠钙硅平板玻璃作为窗玻璃、挡风玻璃和基片玻璃时，其硬度和机械强度、热学性能和化学稳定性不佳，极大地限制了其应用性。因此，研究一种具有高机械强度，良好的热学性能和化学稳定性的玻璃材料，就具有更深远的意义。在传统钠钙硅系平板玻璃中，Al2O3能提高玻璃热稳定性、化学稳定性和机械性能等居多物理化学性能。但高Al2O3含量会带来熔化温度高，粘度大，澄清时间加长，容易产生波筋和条纹等问题。因此，研制高铝型浮法玻璃的关键问题是解决以上所提及的工艺问题，对玻璃熔体性质的研究至关重要。因此针对以上问题，本课题以传统钠钙硅系浮法玻璃组成为研究基础，采用Al2O3替换SiO2和B2O3替换Na2O的两种方式对玻璃组成进行改良。利用高温粘度仪和热膨胀仪等测试手段研究组成对玻璃熔体性质和热膨胀系数的影响；利用电感耦合等离子发射光谱仪、光学显微镜、电子显微镜、万能试验仪等测试手段研究组成对玻璃化学稳定性、抗风化性和机械强度的影响；利用傅立叶变换红外光谱仪和激光拉曼光谱仪等测试手段研究组成对玻璃内部结构的影响，从结构层面解释玻璃熔体性质改变和物理化学性能提高的原因；利用电子探针X射线显微分析仪、表面应力分析仪等测试手段研究该系统玻璃的离子交换法化学强化的机理。研究结果表明：Al2O3替代SiO2，随着Al/Si比增大，Al3+以[AlO4]四面体形式进入玻璃网络，引起玻璃结构中Qn结构单元之间的转换，非桥氧含量减少，网络结构连接程度增强；玻璃粘度增大，各特征温度点均升高；随着温度降低，组成对粘度的影响程度逐渐增大，温粘性质上表现为玻璃料性变短，熔体脆性变大；玻璃热膨胀系数略微降低；玻璃抗折强度、密度、耐水、耐碱性以及抗风化性能均有一定程度地提高。B2O3起始替代Na2O，随着B/Na比增大，B3+以[BO3]三角体和[BO4]四面体形式进入玻璃网络，桥氧含量增多，玻璃网络致密程度增强；Td和Tg逐渐升高，而Td温度以上的各特征温度点均呈现先减小后增大的变化规律，温粘性质上表现为玻璃料性先变短后变长，熔体脆性则先变小后变大，在R=(Na2O-Al2O3)/B2O3=1附近达到极值；玻璃热膨胀系数明显减小，耐水、耐碱和抗风化性能显著提高。本课题采用离子交换法对玻璃进行化学强化处理，影响离子交换的因素来源于离子浓度梯度与玻璃结构致密度对离子扩散阻碍两个方面。影响化学强化后玻璃表面应力情况的因素主要来源于两个方面：离子交换产生的“挤塞效应”和玻璃结构致密度对应力松弛的影响。通过离子交换法来增强玻璃机械强度，只有当应力层厚度大于玻璃表面微裂纹的深度时，压应力克服裂纹扩展提高玻璃强度的作用才能够得到充分显现，并且化学强化后机械强度随应力值的增大而增大。