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    新聞詳情

    耐高溫玻璃的析晶
     發布時間:2013年09月14日 瀏覽:4199
    耐高溫玻璃是一種用于高溫下的玻璃,在高溫環境下,耐高溫玻璃經常會出現析晶的現象,玻璃態屬于介穩態,能量高于晶體,從熱力學上講玻璃熔體在冷卻過程中必然有析晶趨勢.熔體或玻璃中承受晶體的過程,稱為析晶,又稱為結晶.

    一般析晶多發生在黏度為103~105Pa·s對應的溫度范圍內。玻璃的雜質含量、OH含量、表面狀態、使用氣氛和加熱的燃料等是造成玻璃析晶(使玻璃轉變成方石英)的主要原因。析晶是一個以雜質或不完善的表面為中心并不斷蔓延的核化過程。原料中含水或者結構水(Si-OH)時,OH在高溫下以蒸汽的形式揮發出來,破壞玻璃結構網絡,暴露出新表面,也會加速析晶。

    析晶過程包括晶化形成和晶體生長兩個階段。通過均勻成核或者非均勻成核兩種過程形成晶化后,熔體中原子在適當的過冷度和過飽和度條件下,向界面遷移,進入晶體生長階段。當生長過程離開平衡態很小時,生長速度隨時冷度增大而增大;當遠離平衡時,生長速度隨原子擴散速度增大而增大。

    析晶過程主要受到過冷度、黏度、雜質、界面能等因素的影響。過冷度大,析晶驅動力大,但過冷度過大時,黏度變大,阻礙質點擴散,因此成核和生長所對應的最佳過冷度不同,對于玻璃來說,成核對應的過冷度要大于生長對應的過冷度,這樣就會限制析晶發生。下圖為過冷度與晶核形成速率I和成大速達u的關系。

    玻璃的成核速度和晶體生長速度曲線

    對于大多數硅酸鹽熔體和玻璃來說,成核曲線位于低溫區,生長曲線位于高溫區,當熔體溫度下降時,首先經過高溫區ac,這時沒有核,所以不會析晶;然后經過交叉區cb,既有晶核有能生長,但是速度很低,析晶緩慢,只要冷卻速度足夠快,即可安全越過交叉區,不析晶或者少析晶;最后來到低溫區bd,雖然生成的晶核喝多,但是沒有生長條件,因此也不會析晶。如果再次加熱熔體冷凝成的玻璃,使之溫度達到晶體生長范圍,那么在冷卻過程中生成的晶化獲得生長條件,析晶的可能性大大增加。

    析晶也分為失控型析晶和受控型析晶兩大類。對玻璃來說,失控型析晶是一種缺陷,使力學性能、光學性質、熱穩定性變差;但是受控型析晶則是通過誘導成核控制晶體生長,獲得微晶玻璃的方法。


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