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石英玻璃的失透性

2021-12-31 11:59:45 點擊數:

失透(又叫析晶性)是石英玻璃的一個固有缺陷,從熱力學觀點看,石英玻璃的內能高于結晶態方石英,屬熱力學上不穩定的亞穩態,當溫度高于1000℃時,SiO2 分子振動加速,經一段較長時間的重新排列、定向便形成結晶。失透性是以晶核成長速度來表示的,不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分別達到大值。

析晶主要出現在表面,其次是內部缺陷處,原因是這些地方容易沾污,引起雜質離子的局部集聚,特別是堿離子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)進入網絡后引起粘度降低,促使失透加速。

由于石英玻璃的熱膨脹系數和比重同析晶產物β-方石英相近,所以在高溫下連續使用時,盡管析晶區不斷擴大,但體積變化并不明顯,仍可滿意地繼續使用,此時尚可減輕玻璃的塑性變形,使耐火度提高。當析晶產物冷卻到800℃時,則出現細小的龜裂網絡。繼續冷卻到200-275℃時,則出現方石英從高溫型到低溫型(即β-方石英→a-方石英)的結構變化,并伴隨著發生體積聚變,如果析晶層很深,則石英玻璃亦隨之破裂。由于析晶常常出現在有雜質的地方,所以高溫使用前的表面狀態及周圍耐火材料、氣氛十分重要。有關使用石英玻璃時注意事項后面還要介紹。

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