1. Салқындату кезіндегі жылулық кернеу (негізгі себеп)
Балқытылған кварц біркелкі емес температура жағдайында кернеу тудырады. Кез келген температурада балқытылған кварцтың атомдық құрылымы салыстырмалы түрде «оңтайлы» кеңістіктік конфигурацияға жетеді. Температура өзгерген сайын атомдық арақашықтық сәйкесінше өзгереді - бұл құбылыс әдетте жылулық кеңею деп аталады. Балқытылған кварц біркелкі қыздырылмаған немесе салқындатылған кезде біркелкі емес кеңею орын алады.
Термиялық кернеу әдетте ыстық аймақтар кеңеюге тырысқанда, бірақ қоршаған салқын аймақтармен шектелген кезде пайда болады. Бұл әдетте зақым келтірмейтін қысу кернеуін тудырады. Егер температура әйнекті жұмсарту үшін жеткілікті жоғары болса, кернеуді жеңілдетуге болады. Дегенмен, егер салқындату жылдамдығы тым жылдам болса, тұтқырлық тез артады және ішкі атом құрылымы температураның төмендеуіне уақытында бейімделе алмайды. Бұл созылу кернеуіне әкеледі, бұл сынуларға немесе бұзылуларға әкелуі мүмкін.
Мұндай кернеу температура төмендеген сайын күшейіп, салқындату процесінің соңында жоғары деңгейге жетеді. Кварц әйнегінің тұтқырлығы 10^4,6 пуастан жоғары болатын температура ... деп аталады.кернеу нүктесіБұл кезде материалдың тұтқырлығы соншалықты жоғары болады, сондықтан ішкі кернеу тиімді түрде бекітіліп, енді тарала алмайды.
2. Фазалық ауысу және құрылымдық релаксациядан туындаған стресс
Метастабильді құрылымдық релаксация:
Балқыған күйде балқытылған кварц өте ретсіз атомдық орналасуды көрсетеді. Салқындаған кезде атомдар тұрақты конфигурацияға қарай босаңсуға бейім. Дегенмен, шыны тәрізді күйдің жоғары тұтқырлығы атом қозғалысына кедергі келтіреді, бұл метатұрақты ішкі құрылымға әкеледі және релаксациялық стресс тудырады. Уақыт өте келе бұл кернеу баяу босатылуы мүмкін, бұл құбылыс ... деп аталады.шыны қартаюы.
Кристалдану үрдісі:
Егер балқытылған кварц белгілі бір температура диапазонында (мысалы, кристалдану температурасына жақын) ұзақ уақыт бойы ұсталса, микрокристалдану орын алуы мүмкін, мысалы, кристобалит микрокристалдарының тұнбаға түсуі. Кристалдық және аморфты фазалар арасындағы көлемдік сәйкессіздік ... тудырады.фазалық ауысу кернеуі.
3. Механикалық жүктеме және сыртқы күш
1. Өңдеуден туындайтын стресс:
Кесу, тегістеу немесе жылтырату кезінде қолданылатын механикалық күштер беттік тордың бұрмалануын және өңдеу кернеуін тудыруы мүмкін. Мысалы, тегістеу дөңгелегімен кесу кезінде шетіндегі жергілікті жылу мен механикалық қысым кернеу концентрациясын тудырады. Бұрғылау немесе ойықтарды кесу кезіндегі дұрыс емес әдістер ойықтарда кернеу концентрациясына әкеліп, жарықшақтардың пайда болу нүктелері ретінде қызмет етуі мүмкін.
2. Қызмет көрсету жағдайларынан туындаған стресс:
Құрылымдық материал ретінде пайдаланылған кезде, балқытылған кварц қысым немесе иілу сияқты механикалық жүктемелерге байланысты макро масштабты кернеуге ұшырауы мүмкін. Мысалы, кварц шыны ыдыстары ауыр заттарды ұстаған кезде иілу кернеуіне ұшырауы мүмкін.
4. Термиялық шок және температураның күрт ауытқуы
1. Жылдам қыздыру/салқындатудан туындайтын лездік кернеу:
Балқытылған кварцтың жылулық кеңею коэффициенті өте төмен болғанымен (~0,5×10⁻⁶/°C), температураның кенеттен өзгеруі (мысалы, бөлме температурасынан жоғары температураға дейін қыздыру немесе мұзды суға батыру) жергілікті температураның күрт градиенттерін тудыруы мүмкін. Бұл градиенттер кенеттен жылулық кеңеюге немесе жиырылуға әкеледі, бұл лезде жылулық кернеуді тудырады. Жалпы мысал - жылулық соққыға байланысты зертханалық кварц ыдыстарының сынуы.
2. Циклдік термиялық шаршау:
Ұзақ мерзімді, қайталанатын температура ауытқуларына ұшыраған кезде, мысалы, пештің қаптамаларында немесе жоғары температуралы бақылау терезелерінде, балқытылған кварц циклдік кеңею мен жиырылудан өтеді. Бұл шаршау стрессінің жиналуына, қартаюдың жеделдеуіне және жарылу қаупіне әкеледі.
5. Химиялық жолмен туындаған стресс
1. Коррозия және еру кернеуі:
Балқытылған кварц күшті сілтілі ерітінділермен (мысалы, NaOH) немесе жоғары температуралы қышқыл газдармен (мысалы, HF) жанасқанда, беттік коррозия және еру пайда болады. Бұл құрылымдық біркелкілікті бұзады және химиялық кернеуді тудырады. Мысалы, сілтілі коррозия беттік көлемнің өзгеруіне немесе микрожарықтардың пайда болуына әкелуі мүмкін.
2. Жүрек-қан тамырлары ауруларынан туындаған стресс:
Балқытылған кварцқа жабындарды (мысалы, SiC) тұндыратын химиялық бу тұндыру (ХБТ) процестері екі материал арасындағы жылу кеңею коэффициенттерінің немесе серпімділік модульдерінің айырмашылығына байланысты бетаралық кернеуді тудыруы мүмкін. Салқындату кезінде бұл кернеу жабынның немесе негіздің қабыршақтануына немесе жарылуына әкелуі мүмкін.
6. Ішкі ақаулар мен қоспалар
1. Көпіршіктер және қоспалар:
Балқу кезінде енгізілген қалдық газ көпіршіктері немесе қоспалар (мысалы, металл иондары немесе балқытылмаған бөлшектер) кернеу концентраторлары ретінде қызмет ете алады. Бұл қосындылар мен шыны матрица арасындағы термиялық кеңею немесе серпімділік айырмашылықтары жергілікті ішкі кернеуді тудырады. Жарықтар көбінесе осы кемшіліктердің шеттерінде пайда болады.
2. Микрожарықтар және құрылымдық ақаулар:
Шикізаттағы немесе балқу процесіндегі қоспалар немесе ақаулар ішкі микрожарықтарға әкелуі мүмкін. Механикалық жүктемелер немесе термиялық цикл кезінде жарықшақ ұштарындағы кернеу концентрациясы жарықшақтардың таралуына ықпал етіп, материалдың тұтастығын төмендетуі мүмкін.
Жарияланған уақыты: 04 шілде 2025 ж.