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石英玻璃的失透性

2022-12-31 11:59:45 點擊數:

失(shi)透(tou)(tou)(又叫析(xi)晶(jing)性)是(shi)石英(ying)玻(bo)璃(li)的一(yi)個固有(you)缺(que)陷,從(cong)熱力(li)學觀點看,石英(ying)玻(bo)璃(li)的內能高于結(jie)晶(jing)態方石英(ying),屬熱力(li)學上不(bu)穩定的亞穩態,當溫度高于1000℃時(shi),SiO2 分子振動加速(su),經一(yi)段較長時(shi)間的重新排列、定向便形成(cheng)結(jie)晶(jing)。失(shi)透(tou)(tou)性是(shi)以晶(jing)核成(cheng)長速(su)度來表示的,不(bu)透(tou)(tou)明石英(ying)玻(bo)璃(li)在(zai)1520℃、透(tou)(tou)明石英(ying)玻(bo)璃(li)在(zai)1620℃析(xi)晶(jing)速(su)度分別(bie)達到大(da)值。

析晶主要出(chu)現在表面,其次是內部缺陷(xian)處,原因(yin)是這些地方容易沾(zhan)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(hou)引起粘(zhan)度降低,促使失透加速。

由于(yu)石英(ying)(ying)(ying)玻(bo)璃(li)的(de)熱膨(peng)脹(zhang)系數和(he)比重同析(xi)(xi)晶(jing)產(chan)物β-方石英(ying)(ying)(ying)相近(jin),所以在(zai)高(gao)溫(wen)下連續(xu)使用(yong)(yong)時,盡管析(xi)(xi)晶(jing)區不斷擴大(da),但體積變(bian)化并不明顯,仍可滿意地繼續(xu)使用(yong)(yong),此時尚(shang)可減輕(qing)玻(bo)璃(li)的(de)塑性變(bian)形(xing),使耐(nai)(nai)火度提高(gao)。當析(xi)(xi)晶(jing)產(chan)物冷(leng)卻(que)到(dao)800℃時,則出(chu)現細小的(de)龜裂(lie)網絡。繼續(xu)冷(leng)卻(que)到(dao)200-275℃時,則出(chu)現方石英(ying)(ying)(ying)從高(gao)溫(wen)型到(dao)低溫(wen)型(即β-方石英(ying)(ying)(ying)→a-方石英(ying)(ying)(ying))的(de)結構變(bian)化,并伴隨著發(fa)生(sheng)體積聚變(bian),如(ru)果(guo)析(xi)(xi)晶(jing)層(ceng)很(hen)深,則石英(ying)(ying)(ying)玻(bo)璃(li)亦(yi)隨之(zhi)破裂(lie)。由于(yu)析(xi)(xi)晶(jing)常常出(chu)現在(zai)有雜質的(de)地方,所以高(gao)溫(wen)使用(yong)(yong)前的(de)表面狀態及(ji)周圍耐(nai)(nai)火材料、氣(qi)氛(fen)十分(fen)重要(yao)。有關使用(yong)(yong)石英(ying)(ying)(ying)玻(bo)璃(li)時注意事(shi)項(xiang)后面還(huan)要(yao)介紹。

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