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2016 年 6 月 30 日  星期四   晴天


探索石英玻璃析晶原因 分類: 未分類



玻璃有一特性,就是析晶。析晶又石英舟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、變烏,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晶相的過程。先是隨機的產生晶核,隨後,在其周圍開始生長不斷結晶,然後向四周擴展,直到整個玻璃體。析晶與溫度有關,溫度越高,析晶前沿的擴展速度就越快。

玻璃析晶的原因主要有兩種,一種是本征原因,另一種是由於誘導作用而引起的。

本征原因是由於二氧化硅本身就是易結晶體,它熔化後之所以成為石陶瓷英玻璃,是因為溶液冷卻過快,它還沒來得及變成結晶體,溫度就已降至結晶所需溫度以下了,所以沒能變成有序排列的結晶體,而凝固成雜亂無章的玻璃體了石英。當石英玻璃在適當的溫度條件下,也就是在結晶所需的溫度環境內,它還是要顯露出自己的本性,使雜亂無章排列的質點重新定向排列,還原成結晶體,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於本征原因析晶的,因為它的溫度條件很苛刻,不僅要有適當的溫度條件,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。

誘導也有兩種,一種發生於內部,另一種發生於表面。

石英玻璃內部不純,有微量晶核(雜質或未熔融石英)存在就會加速析晶,而且析晶的溫度也降低了,這就是發生於內部的誘導。

石英玻璃的表面狀態很重要,析晶多從表面開始,石英管這主要是溫度的傳導和表面沾污(K、Na、Li、Ca等)所致。如果石英玻璃表面被沾污,即使是極微量的沾污(如人眼看不清的汗跡、堿性微塵等)也會起到誘導作用,使石英玻璃的析晶溫度下降,並快速析晶。這就是發生於表面的誘導。

石英玻璃的純度很高,因此,我們也很難見到石英玻璃因內部的誘導而析晶的,常見的是另一種,也就是發生於表面的誘導。

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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