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探索石英玻璃析晶原因

2014-09-12 來源:好玻璃網(wǎng)

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中玻網(wǎng)】玻璃有一特性,就是析晶。析晶又被稱為玻璃的失透或反玻璃化。本來是一塊表面光亮照人、非常透明的玻璃,但在一定高溫條件下,突然變白、變?yōu)?,失去了光澤,變成了不透明的磨砂玻璃,這就是玻璃析晶。
  
  析晶的過程是玻璃在高溫下析出二氧化硅結(jié)晶相的過程。先是隨機的產(chǎn)生晶核,隨后,在其周圍開始生長不斷結(jié)晶,然后向四周擴展,直到整個玻璃體。析晶與溫度有關(guān),溫度越高,析晶前沿的擴展速度就越快。

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  石英玻璃

  玻璃析晶的原因主要有兩種,一種是本征原因,另一種是由于誘導(dǎo)作用而引起的。
  
  本征原因是由于二氧化硅本身就是易結(jié)晶體,它熔化后之所以成為石英玻璃,是因為溶液冷卻過快,它還沒來得及變成結(jié)晶體,溫度就已降至結(jié)晶所需溫度以下了,所以沒能變成有序排列的結(jié)晶體,而凝固成雜亂無章的玻璃體了。當(dāng)石英玻璃在適當(dāng)?shù)臏囟葪l件下,也就是在結(jié)晶所需的溫度環(huán)境內(nèi),它還是要顯露出自己的本性,使雜亂無章排列的質(zhì)點重新定向排列,還原成結(jié)晶體,這就是玻璃的本征析晶。
  
  在實踐中,我們很難見到石英玻璃單純由于本征原因析晶的,因為它的溫度條件很苛刻,不僅要有適當(dāng)?shù)臏囟葪l件,還要有合適的降溫速度。我們常見的石英玻璃析晶另有原因,那就是誘導(dǎo)。
  
  誘導(dǎo)也有兩種,一種發(fā)生于內(nèi)部,另一種發(fā)生于表面。
  
  石英玻璃內(nèi)部不純,有微量晶核(雜質(zhì)或未熔融石英)存在就會加速析晶,而且析晶的溫度也降低了,這就是發(fā)生于內(nèi)部的誘導(dǎo)。
  
  石英玻璃的表面狀態(tài)很重要,析晶多從表面開始,這主要是溫度的傳導(dǎo)和表面沾污(K、Na、Li、Ca等)所致。如果石英玻璃表面被沾污,即使是較微量的沾污(如人眼看不清的汗跡、堿性微塵等)也會起到誘導(dǎo)作用,使石英玻璃的析晶溫度下降,并快速析晶。這就是發(fā)生于表面的誘導(dǎo)。
  
  石英玻璃的純度很高,因此,我們也很難見到石英玻璃因內(nèi)部的誘導(dǎo)而析晶的,常見的是另一種,也就是發(fā)生于表面的誘導(dǎo)。
  
  石英玻璃析晶失去了透明度,同時強度減弱,但它的耐火度或軟化點提高了。例如,石英玻璃在1500~1600℃下使用,其表面有方石英析出,也就是表面析晶,可它的耐火度或軟化點起碼提高了300℃,但冷卻下來就會炸裂。

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