१. थंडी वाजवताना होणारा औष्णिक ताण (प्राथमिक कारण)
फ्यूज्ड क्वार्ट्जमुळे एकसमान नसलेल्या तापमान परिस्थितीत ताण निर्माण होतो. कोणत्याही दिलेल्या तापमानात, फ्यूज्ड क्वार्ट्जची अणु रचना तुलनेने "इष्टतम" अवकाशीय संरचना गाठते. तापमान बदलत असताना, अणु अंतर त्यानुसार बदलते - ही घटना सामान्यतः थर्मल विस्तार म्हणून ओळखली जाते. जेव्हा फ्यूज्ड क्वार्ट्ज असमानपणे गरम किंवा थंड केले जाते, तेव्हा एकसमान नसलेला विस्तार होतो.
सामान्यतः जेव्हा उष्ण प्रदेश विस्तारण्याचा प्रयत्न करतात परंतु आसपासच्या थंड क्षेत्रांमुळे त्यांना अडथळा येतो तेव्हा थर्मल स्ट्रेस उद्भवतो. यामुळे कॉम्प्रेसिव्ह स्ट्रेस निर्माण होतो, ज्यामुळे सहसा नुकसान होत नाही. जर तापमान काच मऊ करण्यासाठी पुरेसे जास्त असेल तर स्ट्रेस कमी करता येतो. तथापि, जर थंड होण्याचा दर खूप वेगवान असेल तर स्निग्धता वेगाने वाढते आणि अंतर्गत अणु रचना कमी होत असलेल्या तापमानाशी वेळेत जुळवून घेऊ शकत नाही. यामुळे टेन्सिल स्ट्रेस निर्माण होतो, ज्यामुळे फ्रॅक्चर किंवा बिघाड होण्याची शक्यता जास्त असते.
तापमानात घट झाल्यामुळे असा ताण तीव्र होतो आणि थंड होण्याच्या प्रक्रियेच्या शेवटी उच्च पातळी गाठतो. ज्या तापमानाला क्वार्ट्ज ग्लास १०^४.६ पोइजपेक्षा जास्त स्निग्धता गाठतो त्याला म्हणतातताण बिंदू. या टप्प्यावर, पदार्थाची चिकटपणा इतकी जास्त असते की अंतर्गत ताण प्रभावीपणे बंदिस्त होतो आणि तो विरघळू शकत नाही.
२. फेज ट्रान्झिशन आणि स्ट्रक्चरल रिलॅक्सेशनमुळे होणारा ताण
मेटास्टेबल स्ट्रक्चरल रिलॅक्सेशन:
वितळलेल्या अवस्थेत, फ्यूज्ड क्वार्ट्जमध्ये अत्यंत अव्यवस्थित अणु व्यवस्था दिसून येते. थंड झाल्यावर, अणू अधिक स्थिर संरचनाकडे आराम करतात. तथापि, काचेच्या अवस्थेची उच्च स्निग्धता अणु हालचालीत अडथळा आणते, परिणामी मेटास्टेबल अंतर्गत रचना तयार होते आणि विश्रांतीचा ताण निर्माण होतो. कालांतराने, हा ताण हळूहळू सोडला जाऊ शकतो, ज्याला म्हणतातकाचेचे वृद्धत्व.
स्फटिकीकरण प्रवृत्ती:
जर फ्यूज्ड क्वार्ट्ज विशिष्ट तापमान श्रेणींमध्ये (जसे की क्रिस्टलायझेशन तापमानाजवळ) दीर्घकाळासाठी धरले तर सूक्ष्मस्फटिकीकरण होऊ शकते - उदाहरणार्थ, क्रिस्टोबालाइट सूक्ष्मस्फटिकांचा वर्षाव. स्फटिक आणि अनाकार टप्प्यांमधील आकारमानात्मक विसंगती निर्माण करतेटप्प्यातील संक्रमणाचा ताण.
३. यांत्रिक भार आणि बाह्य बल
१. प्रक्रियेतून येणारा ताण:
कटिंग, ग्राइंडिंग किंवा पॉलिशिंग करताना लावलेल्या यांत्रिक शक्तींमुळे पृष्ठभागावरील जाळीचे विकृतीकरण आणि प्रक्रिया ताण येऊ शकतो. उदाहरणार्थ, ग्राइंडिंग व्हीलसह कटिंग करताना, स्थानिक उष्णता आणि काठावरील यांत्रिक दाब ताण एकाग्रतेला प्रेरित करतात. ड्रिलिंग किंवा स्लॉटिंगमधील अयोग्य तंत्रांमुळे खाचांवर ताण एकाग्रता होऊ शकते, जे क्रॅक इनिशिएशन पॉइंट्स म्हणून काम करते.
२. सेवा अटींमुळे येणारा ताण:
स्ट्रक्चरल मटेरियल म्हणून वापरल्यास, फ्यूज्ड क्वार्ट्जला दाब किंवा वाकणे यासारख्या यांत्रिक भारांमुळे मॅक्रो-स्केल ताण येऊ शकतो. उदाहरणार्थ, जड सामग्री धरताना क्वार्ट्ज काचेच्या भांड्यांमध्ये वाकण्याचा ताण येऊ शकतो.
४. थर्मल शॉक आणि जलद तापमान चढउतार
१. जलद गरमी/थंड होण्यामुळे तात्काळ ताण:
जरी फ्यूज्ड क्वार्ट्जमध्ये थर्मल एक्सपेंशन कोएन्शियंट खूप कमी (~०.५×१०⁻⁶/°C) असला तरी, तापमानात जलद बदल (उदा. खोलीच्या तापमानापासून उच्च तापमानापर्यंत गरम करणे किंवा बर्फाच्या पाण्यात बुडवणे) यामुळे स्थानिक तापमानात तीव्र बदल होऊ शकतात. या ग्रेडियंटमुळे अचानक थर्मल एक्सपेंशन किंवा आकुंचन होते, ज्यामुळे तात्काळ थर्मल ताण निर्माण होतो. थर्मल शॉकमुळे प्रयोगशाळेतील क्वार्ट्जवेअर फ्रॅक्चर होणे हे एक सामान्य उदाहरण आहे.
२. चक्रीय थर्मल थकवा:
जेव्हा दीर्घकालीन, वारंवार तापमान चढउतारांना सामोरे जावे लागते - जसे की भट्टीच्या अस्तरांमध्ये किंवा उच्च-तापमान पाहण्याच्या खिडक्यांमध्ये - फ्यूज्ड क्वार्ट्ज चक्रीय विस्तार आणि आकुंचनातून जातो. यामुळे थकवा ताण जमा होतो, वृद्धत्व वाढते आणि क्रॅक होण्याचा धोका वाढतो.
५. रासायनिकदृष्ट्या प्रेरित ताण
१. गंज आणि विरघळण्याचा ताण:
जेव्हा एकत्रित क्वार्ट्ज मजबूत अल्कधर्मी द्रावणांच्या (उदा., NaOH) किंवा उच्च-तापमानाच्या आम्लयुक्त वायूंच्या (उदा., HF) संपर्कात येतो तेव्हा पृष्ठभागावरील गंज आणि विघटन होते. यामुळे संरचनात्मक एकरूपता बिघडते आणि रासायनिक ताण निर्माण होतो. उदाहरणार्थ, अल्कधर्मी गंज पृष्ठभागावरील आकारमानात बदल किंवा मायक्रोक्रॅक तयार होऊ शकते.
२. हृदयरोगामुळे होणारा ताण:
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) प्रक्रिया ज्या कोटिंग्ज (उदा. SiC) फ्युज्ड क्वार्ट्जवर जमा करतात, त्या दोन्ही पदार्थांमधील थर्मल एक्सपेंशन गुणांक किंवा लवचिक मॉड्यूलमधील फरकांमुळे इंटरफेशियल स्ट्रेस येऊ शकतात. थंड होण्याच्या दरम्यान, या स्ट्रेसमुळे कोटिंग किंवा सब्सट्रेटचे डिलेमिनेशन किंवा क्रॅकिंग होऊ शकते.
६. अंतर्गत दोष आणि अशुद्धता
१. बुडबुडे आणि समावेश:
वितळताना येणारे अवशिष्ट वायूचे बुडबुडे किंवा अशुद्धता (उदा. धातूचे आयन किंवा न वितळलेले कण) ताण सांद्रक म्हणून काम करू शकतात. या समावेशांमधील आणि काचेच्या मॅट्रिक्समधील थर्मल विस्तार किंवा लवचिकतेतील फरक स्थानिक अंतर्गत ताण निर्माण करतात. या अपूर्णतेच्या कडांवर अनेकदा भेगा पडतात.
२. सूक्ष्म क्रॅक आणि संरचनात्मक दोष:
कच्च्या मालातील किंवा वितळण्याच्या प्रक्रियेतील अशुद्धता किंवा दोषांमुळे अंतर्गत सूक्ष्म क्रॅक होऊ शकतात. यांत्रिक भार किंवा थर्मल सायकलिंग अंतर्गत, क्रॅकच्या टोकांवर ताण एकाग्रता क्रॅकच्या प्रसारास चालना देऊ शकते, ज्यामुळे सामग्रीची अखंडता कमी होते.
पोस्ट वेळ: जुलै-०४-२०२५