Das Kristallisationsphänomen von Quarzglas bezieht sich auf den Prozess, bei dem die SiO _ 2 -Moleküle in Quarzglas unter hohen Temperaturen oder spezifischen Bedingungen lokal kristallisiert und lokal kristallisiert (hauptsächlich Quarz) angeordnet, orientiert und lokal kristallisiert werden. Während dieses Prozesses verliert das ursprünglich transparente oder durchscheinende Quarzglas allmählich seine Transparenz, wird undurchsichtig oder erscheint weiße kristalline Flecken.

thermodynamische Eigenschaften

Aus thermodynamischer Sicht hat Quarzglas eine höhere interne Energie als kristalline Quarz, so dass es zu einem thermodynamisch instabilen metastabilen Zustand gehört. Quarzglas bei hohen Temperaturen bei hohen Temperaturen neigt zum thermodynamisch stabilen α-Quarzphasenübergang, was das Phänomen der Kristallisation ist.

Temperaturfaktor

Die Kristallisation hängt eng mit der Temperatur zusammen. Wenn die Temperatur höher als ein bestimmter Schwellenwert (z. B. über 1000 ° C) ist, beschleunigt die Vibration von SiO2 -Molekülen, und nach einer Zeit der Umstände und Orientierung kann eine Kristallisation gebildet werden. Insbesondere wenn die Temperatur 1300 ° C erreicht oder überschreitet, hat sie einen großen Einfluss auf die Kristallisation von Quarzglas, da die Energie des Glass, der viskose Fluss intensiviert und eine bestimmte Menge an flüssiger Phase erscheinen kann. Diese Bedingungen sind der Kristallisation von Quarz förderlich. Im Gegenteil, wenn die Temperatur 1100 ° C nicht überschreitet, ist die Auswirkung auf die Kristallisation von Quarzglas nicht offensichtlich.

Verunreinigungen und Induktion

Verunreinigungen in Quarzglas, insbesondere Alkali -Metallionen (wie K, Na, Li) und alkalischen Erdmetallionen (wie Ca, Mg), können die Kristallisationstemperatur erheblich reduzieren und den Kristallisationsprozess beschleunigen. Das Vorhandensein dieser Verunreinigungsionen im Glas führt zu einer Abnahme der Viskosität und fördert die Beschleunigung der Abweichung. Darüber hinaus ist auch der Oberflächenzustand von Quarzglas sehr wichtig. Wenn die Oberfläche kontaminiert ist, spielt sogar eine geringe Menge an Kontamination (z. B. Schweißflecken, die für das menschliche Auge, alkalische Staub usw. nicht sichtbar sind) eine induzierende Rolle, wodurch die Kristallisationstemperatur von Quarzglas schnell abfällt und kristallisiert wird.

Produktionsprozess und strukturelle Eigenschaften

Der Produktionsprozess von Quarzglas beeinflusst auch die Kristallisationsleistung. Wenn beispielsweise Mängeln im Produktionsprozess, wie die Schmelztemperatur, nicht hoch genug sind, ist die Zeit nicht lang genug, oder die Kühlgeschwindigkeit ist nicht schnell genug usw., es kann unmeld Quarzpartikel oder Spurenkristallkerne im Quarzglas übrig sein, was zum Ausgangspunkt für die Kristallisation wird. Darüber hinaus werden die strukturellen Eigenschaften von Quarzglas wie inneren Defekten, Blasen usw. leicht zu einer Konzentration von Unreinheiten, wodurch der Kristallisationsprozess beschleunigt wird.

Auswirkung der Kristallisation auf Quarzglas

Kristallisation kann dazu führen, dass Quarzglas seine Transparenz verliert und gleichzeitig seine Stärke schwächt. In einigen Fällen kann die Kristallisation jedoch auch die Refraktär- oder Erweidungspunkte von Quarzglas verbessern. Im Allgemeinen ist die Kristallisation für die Leistung von Quarzglas ungünstig, insbesondere bei hohen Temperaturen. Kristallisation kann dazu führen, dass Quarzglas brechen oder mechanisches Versagen.

Das Kristallisationsphänomen von Quarzglas ist auf seine thermodynamischen Eigenschaften, Temperaturfaktoren, Verunreinigungen und Induktion, Produktionsprozess sowie strukturelle Eigenschaften und andere Faktoren zurückzuführen. Bei der Verwendung von Quarzglas müssen daher die Temperaturkontrolle achten, Verschmutzung von Verunreinigungen vermeiden, den Produktionsprozess optimieren und andere Maßnahmen zur Verringerung des Auftretens des Kristallisationsphänomens verringern.

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