石英玻璃為什么會(huì)有析晶 石英玻璃硬度和強(qiáng)度高嗎

        如今隨著廠家生產(chǎn)技術(shù)不斷發(fā)展，玻璃也有了各種新的種類，擁有更多更強(qiáng)的功能，逐漸取代普通玻璃。舉例來(lái)說(shuō)，原本只能透光擋風(fēng)的普通玻璃窗，使用夾膠玻璃后就具備了降噪隔熱的功能，更加方便實(shí)用。我們將在下文簡(jiǎn)單介紹石英玻璃為什么會(huì)有析晶，讓大家了解石英玻璃硬度和強(qiáng)度怎么樣。

一、石英玻璃為什么會(huì)有析晶

        失透（又叫析晶性）是石英玻璃的一個(gè)固有缺點(diǎn)，從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，石英玻璃的內(nèi)能高于結(jié)晶態(tài)方石英，屬熱力學(xué)上不穩(wěn)定的亞穩(wěn)態(tài)，當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)，SiO2分子振動(dòng)加速，經(jīng)一段較長(zhǎng)時(shí)間的重新排列、定向便形成結(jié)晶。失透性是以晶核成長(zhǎng)速度來(lái)表示的，不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分別達(dá)到更大值。

        析晶主要出現(xiàn)在表面，其次是內(nèi)部缺點(diǎn)處，原因是這些地方容易沾污，引起雜質(zhì)離子的局部集聚，特別是堿離子（如K、Na、Li、Ca、Mg等）進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)后引起粘度降低，促使失透加速。

        由于石英玻璃的熱膨脹系數(shù)和比重同析晶產(chǎn)物β-方石英相近，所以在高溫下連續(xù)使用時(shí)，盡管析晶區(qū)不斷擴(kuò)大，但體積變化并不明顯，仍可滿意地繼續(xù)使用，此時(shí)尚可減輕玻璃的塑性變形，使耐火度提高。當(dāng)析晶產(chǎn)物冷卻到800℃時(shí)，則出現(xiàn)細(xì)小的龜裂網(wǎng)絡(luò)。繼續(xù)冷卻到200-275℃時(shí)，則出現(xiàn)方石英從高溫型到低溫型（即β-方石英→a-方石英）的結(jié)構(gòu)變化，并伴隨著發(fā)生體積聚變，如果析晶層很深，則石英玻璃亦隨之破裂。由于析晶常常出現(xiàn)在有雜質(zhì)的地方，所以高溫使用前的表面狀態(tài)及周圍耐火材料、氣氛十分重要。

二、石英玻璃硬度和強(qiáng)度高嗎

        石英玻璃的機(jī)械性能比硬質(zhì)玻璃和陶瓷都好，唯脆性較差。石英玻璃的理論計(jì)算強(qiáng)度很高，約為24×103MPa，但實(shí)際測(cè)得的強(qiáng)度要比這個(gè)數(shù)值低數(shù)十倍。影響強(qiáng)度的主要因素首先是玻璃的表面缺點(diǎn)，特別是表面微裂紋的大小及高層度影響更為明顯，細(xì)磨的石英玻璃試樣比粗磨的試樣，其抗折強(qiáng)度約增加0.6倍；其次是內(nèi)在缺點(diǎn)，例如，氣泡、雜質(zhì)、熔化不均以及殘余應(yīng)力等。

        石英玻璃的強(qiáng)度隨著溫度的升高而增加，接近退火溫度時(shí)達(dá)到更大值。

        石英玻璃的剪切模量、楊氏模量、阻尼、泊松比、破壞模量一般均隨著溫度的升高而增加，硬度則隨著溫度的升高而降低。

相關(guān)概念

石英玻璃

        石英玻璃是二氧化硅單一成分的非晶態(tài)材料，其微觀結(jié)構(gòu)是一種由二氧化硅四面結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)單元組成的單純網(wǎng)絡(luò)，由于Si-O化學(xué)鍵能很大，結(jié)構(gòu)很緊密，所以石英玻璃具有獨(dú)特的性能，尤其透明石英玻璃的光學(xué)性能非常優(yōu)異，在紫外到紅外輻射的連續(xù)波長(zhǎng)范圍都有優(yōu)良的透射比。

玻璃

        玻璃是非晶無(wú)機(jī)非金屬材料，一般是用多種無(wú)機(jī)礦物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸鋇、石灰石、長(zhǎng)石、純堿等)為主要原料，另外加入少量輔助原料制成的。它的主要成分為二氧化硅和其他氧化物。普通玻璃的化學(xué)組成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸鹽復(fù)鹽，是一種無(wú)規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體。廣泛應(yīng)用于建筑物，用來(lái)隔風(fēng)透光，屬于混合物。另有混入了某些金屬的氧化物或者鹽類而顯現(xiàn)出顏色的有色玻璃，和通過(guò)物理或者化學(xué)的方法制得的鋼化玻璃等。

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