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石英玻璃的析晶
 發(fā)布時(shí)間:2012年06月04日 瀏覽:6378
【錦泰玻璃】石英玻璃的析晶性能決定了石英玻璃的高溫使用壽命，是石英玻璃重要的熱性能之一。即使質(zhì)量再優(yōu)的石英玻璃在1250℃以上長期使用，也會產(chǎn)生失透現(xiàn)象，及SiO2變成結(jié)晶相——析晶。
實(shí)驗(yàn)表明，自由表面是方石英結(jié)晶晶核形成的主要原因，晶核的形成是有表面雜質(zhì)引起的。晶核形成后，氧促使晶體進(jìn)一步增長，在1100℃~1700℃之間，析晶速度比較快，析晶產(chǎn)物是β-方石英，它和石英玻璃的膨脹系數(shù)不同，于是出現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在冷卻到250℃時(shí)，石英玻璃仍然透明。低于此溫度是β-方石英轉(zhuǎn)變成透明的白色α-方石英，α-方石英的粒度比β-方石英小。如果將α-方石英重新加熱到α-β方石英的轉(zhuǎn)變溫度，又轉(zhuǎn)變成β-方石英，但因冷卻時(shí)已經(jīng)形成了許多裂紋，β-方石英就不再透明了。
石英玻璃是二氧化硅的亞穩(wěn)定相，在1100℃下長時(shí)間加熱就會產(chǎn)生析晶相，結(jié)晶主要從表面開始，表面局部的堿離子會降低石英玻璃的黏度，促使析晶。開始生產(chǎn)β-方石英，其熱膨脹系數(shù)和密度同石英玻璃相近，所有當(dāng)石英玻璃仍然保持在高溫時(shí)，即使出現(xiàn)析晶，因體積變化不大，石英玻璃仍可處于良好的工作狀態(tài)。當(dāng)冷卻到大約800℃時(shí)，由于積少成多，積小成大，于是出現(xiàn)微細(xì)的網(wǎng)狀裂紋。在冷卻到250~275℃是β-方石英變成不透明的白色α-方石英，失透區(qū)破裂。也有人認(rèn)為，從動力學(xué)的觀點(diǎn)看，在低于1710℃以下，低于方石英的熔點(diǎn)是，石英玻璃是不穩(wěn)定的。在1000℃以上長時(shí)間加熱，電熔石英玻璃可能從內(nèi)部也可能從表面晶核開始形成方石英。在1350℃~1620℃之間，結(jié)晶速度為9.0×10-2μm/min。
石英玻璃的雜質(zhì)含量、羥基含量、表面狀態(tài)、使用氣氛和加熱的材質(zhì)等是造成石英玻璃析晶（是玻璃轉(zhuǎn)變成方石英）的主要原因。析晶是一個(gè)以雜質(zhì)或不完整的表面為中心并不斷蔓延的核化過程，所有石英玻璃的表面和狀態(tài)很重要。水包括結(jié)構(gòu)水（Si-OH）會加速析晶，羥基在高溫下一水蒸氣的形成揮發(fā)出來，破壞了石英玻璃試樣網(wǎng)絡(luò)，暴露出新表面，加速析晶。氣煉石英玻璃的羥基含量比合成試樣玻璃的羥基含量低得多，所以在同樣溫度下析晶少。因此在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)具體情況對石英玻璃進(jìn)行合理選材、必要的表面處理、優(yōu)化使用氣氛。

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