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石英玻璃的透气性和失透性介绍

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石英玻璃的透气性和失透性介绍

发布日期:2016-12-15 15:13 来源:http://www.jlsyzp.com 点击:

    石英玻璃的结构十分松驰,甚至在高温下还允许某些气体的离子通过网络进行扩散,其中以钠离子的扩散为最快。石英玻璃的这一性能对于使用者成为重要,例如,半导体工业用石英玻璃作为高温容器或扩散管时,由于半导体材料要求很高的纯度,所以要求与石英玻璃接触的作为炉衬的耐火材料必须预先经过高温和清洁处理,除掉钾、钠等碱性杂质,然后才能放入石英玻璃内使用。在常温下,可以认为石英玻璃是不透气的,在高温(例如700℃)下,某些气体的透气常数也很小。因此可以用在高温高真空装备中。


    失透(又叫析晶性)是石英玻璃的一个固有缺陷,从热力学这观点看,石英玻璃的内能高于结晶态方石英,属热力学上不稳定的亚稳态,当温度高于1000℃时,SiO2 分子振动加速,经一段较长时间的重新排列、定向便形成结晶。失透性是以晶核成长速度来表示的,不透明石英玻璃在1520℃、透明石英玻璃在1620℃析晶速度分别达到最大值。析晶(析晶,是当物体在处于非平衡态时,分析出另外的相,该相以晶休的形式被析出。这种现象广泛存在于自然界中。比如说过饱和溶液析出的深质晶体,某些掺杂金属热处理中析出的小颗粒)主要出现在表面,其次是内部缺陷处,原因是这些地方容易沾污,引起杂质离子的局部集聚,特别是碱离子(如K、Na、Li、Ca、Mg等)进入网络后引起粘度降低,促使失透加速。


    由于石英玻璃的膨胀系数和比重同析晶产物β-方石英相近,所以在高温下连续使用时,尽管析晶区不断护套,但体积变化并不明显,仍可满意地继续使用,此时尚可减轻玻璃的塑性变形,使耐火度提高。当析晶产物冷却到800℃时,则出现幼小的龟裂网络。继续冷却到200-275℃时,则出现方石英从高温型到低温型(即β-方石英→α-方石英)的结构变化,并伴随着发生体积聚变,如果析晶层很深,则石英玻璃变亦随之破裂。由于析晶常常出现在有杂质的地方,所以高温使用前的表面状态及周围耐火材料、气氛十分重要。


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