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石英玻璃的失透性

2022-12-31 11:59:45 點擊數:

失透(tou)(又叫析晶(jing)性(xing)(xing))是石(shi)英(ying)(ying)玻璃的(de)一個固有缺(que)陷,從熱力學觀點看,石(shi)英(ying)(ying)玻璃的(de)內能高(gao)于結晶(jing)態方石(shi)英(ying)(ying),屬熱力學上不穩定(ding)的(de)亞穩態,當溫度(du)(du)高(gao)于1000℃時,SiO2 分(fen)子振動加速,經一段較長時間(jian)的(de)重新排(pai)列(lie)、定(ding)向便(bian)形成結晶(jing)。失透(tou)性(xing)(xing)是以晶(jing)核成長速度(du)(du)來(lai)表示(shi)的(de),不透(tou)明石(shi)英(ying)(ying)玻璃在1520℃、透(tou)明石(shi)英(ying)(ying)玻璃在1620℃析晶(jing)速度(du)(du)分(fen)別達到大值。

析晶主要出現(xian)在(zai)表面,其次是(shi)內部缺陷處,原因是(shi)這些地方容(rong)易沾污,引起雜質(zhi)離子的局部集聚,特別是(shi)堿(jian)離子(如(ru)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(shi)(shi)英玻(bo)(bo)璃的(de)熱膨脹系數和比重同析(xi)晶(jing)(jing)產(chan)物(wu)β-方(fang)石(shi)(shi)英相(xiang)近(jin),所以(yi)(yi)在高(gao)溫下連續使(shi)用時(shi),盡管析(xi)晶(jing)(jing)區不斷擴大,但體積變化并不明顯,仍可(ke)滿(man)意地(di)繼續使(shi)用,此時(shi)尚可(ke)減輕玻(bo)(bo)璃的(de)塑性(xing)變形,使(shi)耐(nai)火(huo)度(du)提(ti)高(gao)。當析(xi)晶(jing)(jing)產(chan)物(wu)冷卻(que)到800℃時(shi),則出現細(xi)小的(de)龜裂網(wang)絡。繼續冷卻(que)到200-275℃時(shi),則出現方(fang)石(shi)(shi)英從高(gao)溫型到低溫型(即(ji)β-方(fang)石(shi)(shi)英→a-方(fang)石(shi)(shi)英)的(de)結構變化,并伴隨著發(fa)生體積聚變,如果析(xi)晶(jing)(jing)層很深(shen),則石(shi)(shi)英玻(bo)(bo)璃亦隨之破裂。由于析(xi)晶(jing)(jing)常(chang)常(chang)出現在有(you)(you)雜質的(de)地(di)方(fang),所以(yi)(yi)高(gao)溫使(shi)用前的(de)表(biao)面狀態及(ji)周圍耐(nai)火(huo)材料、氣氛十分重要。有(you)(you)關(guan)使(shi)用石(shi)(shi)英玻(bo)(bo)璃時(shi)注(zhu)意事(shi)項后面還要介紹(shao)。

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