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石英玻璃的析晶
 發布時間:2012年06月04日 瀏覽:6661
【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。即使質量再優的石英玻璃在1250℃以上長期使用，也會產生失透現象，及SiO2變成結晶相——析晶。
實驗表明，自由表面是方石英結晶晶核形成的主要原因，晶核的形成是有表面雜質引起的。晶核形成后，氧促使晶體進一步增長，在1100℃~1700℃之間，析晶速度比較快，析晶產物是β-方石英，它和石英玻璃的膨脹系數不同，于是出現網狀結構，在冷卻到250℃時，石英玻璃仍然透明。低于此溫度是β-方石英轉變成透明的白色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方石英的轉變溫度，又轉變成β-方石英，但因冷卻時已經形成了許多裂紋，β-方石英就不再透明了。
石英玻璃是二氧化硅的亞穩定相，在1100℃下長時間加熱就會產生析晶相，結晶主要從表面開始，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β-方石英，其熱膨脹系數和密度同石英玻璃相近，所有當石英玻璃仍然保持在高溫時，即使出現析晶，因體積變化不大，石英玻璃仍可處于良好的工作狀態。當冷卻到大約800℃時，由于積少成多，積小成大，于是出現微細的網狀裂紋。在冷卻到250~275℃是β-方石英變成不透明的白色α-方石英，失透區破裂。也有人認為，從動力學的觀點看，在低于1710℃以下，低于方石英的熔點是，石英玻璃是不穩定的。在1000℃以上長時間加熱，電熔石英玻璃可能從內部也可能從表面晶核開始形成方石英。在1350℃~1620℃之間，結晶速度為9.0×10-2μm/min。
石英玻璃的雜質含量、羥基含量、表面狀態、使用氣氛和加熱的材質等是造成石英玻璃析晶（是玻璃轉變成方石英）的主要原因。析晶是一個以雜質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很重要。水包括結構水（Si-OH）會加速析晶，羥基在高溫下一水蒸氣的形成揮發出來，破壞了石英玻璃試樣網絡，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。因此在實際使用中應根據具體情況對石英玻璃進行合理選材、必要的表面處理、優化使用氣氛。

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