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石英玻璃的失透性

2022-12-31 11:59:45 點(diǎn)擊數(shù):

失透(又叫析晶性)是石英玻璃的一個(gè)固有缺陷,從熱力學(xué)觀點(diǎn)看,石英玻璃的內(nèi)能高于結(jié)晶態(tài)方石英,屬熱力學(xué)上不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài),當(dāng)溫度高于1000℃時(shí),SiO2 分子振動(dòng)加速,經(jīng)一段較長時(shí)間的重新排列、定向便形成結(jié)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(dá)到大值。

析晶主要出現(xiàn)在表面,其次是內(nèi)部缺陷處,原因是這些地方容易沾污,引起雜質(zhì)離子的局部集聚,特別是堿離子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)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(shù)和比重同析晶產(chǎn)物β-方石英相近,所以在高溫下連續(xù)使用時(shí),盡管析晶區(qū)不斷擴(kuò)大,但體積變化并不明顯,仍可滿意地繼續(xù)使用,此時(shí)尚可減輕玻璃的塑性變形,使耐火度提高。當(dāng)析晶產(chǎn)物冷卻到800℃時(shí),則出現(xiàn)細(xì)小的龜裂網(wǎng)絡(luò)。繼續(xù)冷卻到200-275℃時(shí),則出現(xiàn)方石英從高溫型到低溫型(即β-方石英→a-方石英)的結(jié)構(gòu)變化,并伴隨著發(fā)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(xiàn)在有雜質(zhì)的地方,所以高溫使用前的表面狀態(tài)及周圍耐火材料、氣氛十分重要。有關(guān)使用石英玻璃時(shí)注意事項(xiàng)后面還要介紹。

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