Jak rozwija się stres w materiałach kwarcowych?

1.Ciśnienie cieplne podczas chłodzenia (podstawowa przyczyna)

Szkło kwarcowe wywołuje napięcie wewnętrzne, gdy jest narażone na nierównomierne temperatury.szkło kwarcowe wykazuje specyficzną strukturę atomową, która jest najbardziej "odpowiednia" lub stabilna w tych warunkach termicznychOdległość między atomami zmienia się w zależności od temperatury, co nazywa się rozszerzeniem termicznym.

Stres pojawia się zazwyczaj, gdy gorące obszary próbują się rozszerzyć, ale są ograniczone przez otaczające je chłodniejsze obszary.ciśnienie ciśnienioweJeśli temperatura jest wystarczająco wysoka, aby zmiękczyć szkło kwarcowe, napięcie może zostać złagodzone.jeśli proces chłodzenia jest zbyt szybki, lepkość materiału wzrasta zbyt szybko, a struktura atomowa nie może dostosować się w czasie do spadku temperatury.napięcie rozciągające, co jest bardziej prawdopodobne, że spowoduje uszkodzenie struktury.

W rzeczywistości, gdy lepkość szkła kwarcowego przekracza10^4,6 równowagi, temperatura jest określana jakopunkt naprężeniaW tym stadium lepkość jest zbyt wysoka, aby mogło dojść do relaksu.

Normalne>Deformowane>

2.Stres z powodu przejścia fazowego i rozluźnienia strukturalnego

• Metastabilne rozluźnienie strukturalneW stanie stopionym kwarc wykazuje bardzo nieuporządkowany układ atomowy.ze względu na wysoką lepkość stanu szklanego, ruch atomowy jest ograniczony, pozostawiając strukturę wstan metastabilnyTo generujestres relaksacyjny, które mogą być powolnie uwalniane z czasem (jak obserwowano w badaniustarzenie sięZjawisko w okularach).

• Mikroskopowa tendencja krystalizacji: Jeżeli stopiony kwarc jest przechowywany w określonych zakresie temperatur (np. w pobliżutemperatury dewitryfikacji), może wystąpić krystalizacja mikroskopowa (np.Mikrokrystały cristobalituNiezgodność objętości pomiędzy fazami krystalicznymi a amorficznymi może powodowaćnaprężenie przejściowe fazy.

3.Obciążenia zewnętrzne i działanie mechaniczne

1) Napięcie wywołane podczas obróbki

Przetwarzanie mechaniczne, takie jak cięcie, szlifowanie i polerowanie, może wprowadzićzniekształcenie sieci powierzchni, w wyniku czegonaprężenie obróbkowePrzykładowo cięcie szlifierem generuje lokalizowane ciepło i ciśnienie mechaniczne na krawędzi, co prowadzi do koncentracji naprężeń.Niewłaściwe techniki podczas wiertniczych lub szczelinowania mogą powodować wgniecenia, które działają jakmiejsca rozpoczęcia pęknięcia.

2) Ciśnienie obciążenia w środowisku pracy

W przypadku zastosowania jako materiału konstrukcyjnego, stopiony kwarc może byćobciążenia mechaniczneNa przykład ciśnienie lub gięcie, generująceobciążenie makroskopoweNa przykład pojemniki kwarcowe zawierające ciężkie substancje wywołują napięcie gięcia.

4.Wstrząs cieplny i nagłe zmiany temperatury

1) Natychmiastowy stres z powodu szybkiego ogrzewania lub chłodzenia

Chociaż kwarc stopiony ma niezwykle niski współczynnik rozszerzenia termicznego (~ 0,5 × 10−6 °C),szybkie zmiany temperatury(np. podgrzewanie z temperatury pokojowej do wysokiej lub zanurzenie w wodzie lodowej) może powodować zlokalizowaną ekspansję lub skurcz cieplny, powodującnatychmiastowe napięcie cieplneLaboratoryjne szklane naczynia wykonane z kwarcu mogą ulec pęknięciu w wyniku takich wstrząsów cieplnych.

2) Cykliczne wahania temperatury

Poddługotrwałe cykliczne środowiska termiczne(np. podszewki pieca lub wysokotemperaturowe okna optyczne), powtarzające się rozszerzanie i kurczenie cieplne mogą się gromadzićzmęczenie, przyspieszające starzenie się i pęknięcie materiału.

5.Wpływ chemiczny i połączenie stresu

1) Ciśnienie związane z korozją i rozpuszczaniem

Kiedy stopiony kwarc wchodzi w kontakt zsilne roztwory alkaliczne(np. NaOH) lubgazy kwaśne o wysokiej temperaturze(np. HF), jego powierzchnia może być poddanakorozja chemiczna lub rozpuszczanie, zakłócające jednolitość strukturalną i powodująceobciążenie chemiczneAtak alkaliczny może spowodować zmiany objętości powierzchniMikrowarstwy.

2) Stres spowodowany chorobami krążenia

W środku.Depozycja par chemicznych (CVD)procesy powlekania kwarcu materiałami takimi jak:SiCmoże wprowadzićobciążenie powierzchniw wyniku niezgodności współczynników rozciągania cieplnego lub modułów elastyczności między folia a podłożem.Delaminacja folii lub pęknięcie podłoża.

6.Wnętrzne wady i zanieczyszczenia

1) Bąbelki i wbudowane zanieczyszczenia

W trakcie topienia pozostałościbąbelki gazowelubzanieczyszczeniaZmiany w właściwościach fizycznych (np.współczynnik rozszerzenia termicznego lub moduł) pomiędzy tymi włączeniami a otaczającym szkłem może prowadzić dolokalizowane stężenie naprężenia, zwiększające ryzykotworzenie pęknięć wokół bańpod obciążeniem.

2) Mikrokraki i wady strukturalne

Niedostępności surowców lub wady stopienia mogą prowadzić doMikrowarstwyW przypadku obciążenia zewnętrznego lub wahań temperatury,stężenie naprężenia na szczytach pęknięćmoże nasilać, przyspieszaćrozprzestrzenianie się pęknięći ostatecznie zagraża integralności materiału.

Nasze produkty

- Nie.