1. Thermal Stress Habang Nagpapalamig (Pangunahing Sanhi)
Ang fused quartz ay lumilikha ng stress sa ilalim ng hindi pare-parehong mga kondisyon ng temperatura. Sa anumang temperatura, ang atomic structure ng fused quartz ay umaabot sa isang medyo "optimal" na spatial configuration. Habang nagbabago ang temperatura, nagbabago rin ang atomic spacing—isang phenomenon na karaniwang tinutukoy bilang thermal expansion. Kapag ang fused quartz ay hindi pantay na pinainit o pinalamig, nangyayari ang hindi pare-parehong expansion.
Karaniwang lumilitaw ang thermal stress kapag ang mas maiinit na rehiyon ay nagtatangkang lumawak ngunit nalilimitahan ng mga nakapalibot na mas malamig na sona. Lumilikha ito ng compressive stress, na kadalasang hindi nagdudulot ng pinsala. Kung ang temperatura ay sapat na mataas upang mapahina ang salamin, maaaring maibsan ang stress. Gayunpaman, kung ang rate ng paglamig ay masyadong mabilis, ang lagkit ay mabilis na tumataas, at ang panloob na istrukturang atomiko ay hindi maaaring umangkop sa oras sa pagbaba ng temperatura. Nagreresulta ito sa tensile stress, na mas malamang na magdulot ng mga bali o pagkabigo.
Ang ganitong stress ay tumitindi habang bumababa ang temperatura, na umaabot sa mataas na antas sa pagtatapos ng proseso ng paglamig. Ang temperatura kung saan ang quartz glass ay umaabot sa lagkit na higit sa 10^4.6 poise ay tinutukoy bilang angpunto ng pilaySa puntong ito, ang lagkit ng materyal ay napakataas na kaya't ang panloob na stress ay epektibong nakakandado at hindi na maaaring mawala.
2. Stress mula sa Pagbabago ng Yugto at Pagrerelaks sa Istruktura
Metastable na Relaksasyong Istruktural:
Sa tunaw na estado, ang fused quartz ay nagpapakita ng isang lubos na hindi maayos na pagkakaayos ng atomiko. Kapag lumamig, ang mga atomo ay may posibilidad na magrelaks patungo sa isang mas matatag na konfigurasyon. Gayunpaman, ang mataas na lagkit ng mala-salaming estado ay humahadlang sa paggalaw ng atomiko, na nagreresulta sa isang metastable na panloob na istraktura at lumilikha ng relaxation stress. Sa paglipas ng panahon, ang stress na ito ay maaaring dahan-dahang mailabas, isang phenomenon na kilala bilangpagtanda ng salamin.
Tendensiya ng Kristalisasyon:
Kung ang fused quartz ay pinananatili sa loob ng ilang partikular na saklaw ng temperatura (tulad ng malapit sa temperatura ng crystallization) sa loob ng matagalang panahon, maaaring mangyari ang microcrystallization—halimbawa, ang presipitasyon ng mga cristobalite microcrystal. Ang volumetric mismatch sa pagitan ng crystalline at amorphous phases ay lumilikha ngstress sa paglipat ng yugto.
3. Mekanikal na Karga at Panlabas na Puwersa
1. Stress mula sa Pagproseso:
Ang mga mekanikal na puwersang inilalapat habang nagpuputol, naggiling, o nagpapakintab ay maaaring magdulot ng pagbaluktot sa ibabaw ng lattice at stress sa pagproseso. Halimbawa, habang nagpuputol gamit ang grinding wheel, ang lokal na init at mekanikal na presyon sa gilid ay nagdudulot ng konsentrasyon ng stress. Ang mga maling pamamaraan sa pagbabarena o pag-ukit ay maaaring humantong sa konsentrasyon ng stress sa mga bingaw, na nagsisilbing mga punto ng pagsisimula ng bitak.
2. Stress mula sa mga Kondisyon ng Serbisyo:
Kapag ginamit bilang materyal na pang-istruktura, ang fused quartz ay maaaring makaranas ng macro-scale stress dahil sa mga mekanikal na karga tulad ng presyon o pagbaluktot. Halimbawa, ang mga quartz glassware ay maaaring magkaroon ng bending stress kapag may hawak na mabibigat na laman.
4. Thermal Shock at Mabilis na Pagbabago-bago ng Temperatura
1. Agarang Stress mula sa Mabilis na Pag-init/Paglamig:
Bagama't ang fused quartz ay may napakababang thermal expansion coefficient (~0.5×10⁻⁶/°C), ang mabilis na pagbabago ng temperatura (hal., pag-init mula sa temperatura ng silid patungo sa mataas na temperatura, o paglulubog sa tubig na may yelo) ay maaari pa ring magdulot ng matarik na lokal na gradient ng temperatura. Ang mga gradient na ito ay nagreresulta sa biglaang thermal expansion o contraction, na nagdudulot ng agarang thermal stress. Ang isang karaniwang halimbawa ay ang pagkabali ng laboratory quartzware dahil sa thermal shock.
2. Sikolohikal na Pagkapagod na Termal:
Kapag nalantad sa matagalang at paulit-ulit na pagbabago-bago ng temperatura—tulad ng sa mga lining ng pugon o mga bintana na may mataas na temperatura—ang fused quartz ay sumasailalim sa cyclic expansion at contraction. Ito ay humahantong sa akumulasyon ng stress sa pagkapagod, pagbilis ng pagtanda, at panganib ng pagbibitak.
5. Stress na dulot ng kemikal
1. Stress ng Kaagnasan at Pagkatunaw:
Kapag ang fused quartz ay dumampi sa malalakas na alkaline solution (hal., NaOH) o mga high-temperature acidic gas (hal., HF), nangyayari ang surface corrosion at dissolution. Nakakasira ito sa estruktural na pagkakapareho at nagdudulot ng chemical stress. Halimbawa, ang alkali corrosion ay maaaring humantong sa mga pagbabago sa volume ng surface o pagbuo ng microcrack.
2. Stress na dulot ng CVD:
Ang mga prosesong Chemical Vapor Deposition (CVD) na nagdedeposito ng mga patong (hal., SiC) sa fused quartz ay maaaring magdulot ng interfacial stress dahil sa mga pagkakaiba sa thermal expansion coefficients o elastic moduli sa pagitan ng dalawang materyales. Habang pinapalamig, ang stress na ito ay maaaring magdulot ng delamination o pagbibitak ng patong o substrate.
6. Mga Panloob na Depekto at Karumihan
1. Mga Bula at mga Kasama:
Ang mga natitirang bula o dumi ng gas (hal., mga metallic ion o mga hindi natunaw na partikulo) na ipinasok habang natutunaw ay maaaring magsilbing mga stress concentrator. Ang mga pagkakaiba sa thermal expansion o elasticity sa pagitan ng mga inclusion na ito at ng glass matrix ay lumilikha ng lokalisadong internal stress. Ang mga bitak ay kadalasang nagsisimula sa mga gilid ng mga imperpeksyong ito.
2. Mga Microcrack at Mga Depekto sa Istruktura:
Ang mga dumi o depekto sa hilaw na materyal o mula sa proseso ng pagkatunaw ay maaaring magresulta sa mga panloob na microcrack. Sa ilalim ng mga mekanikal na karga o thermal cycling, ang konsentrasyon ng stress sa mga dulo ng bitak ay maaaring magpabilis sa paglaganap ng bitak, na nagpapababa sa integridad ng materyal.
Oras ng pag-post: Hulyo-04-2025