2、 抗熱振性 由于石英玻璃具有極低的線膨脹系數(shù),故其有著非常好的抗熱振性能。透明石英玻璃試樣在加熱到1000℃再投入20℃水中不會炸裂。通常用經多次加熱水淬知道破碎的次數(shù)來衡量其抗熱振能力。
3、 熱導率 石英玻璃是熱的不良導體。下表給出石英玻璃和石英玻璃棉的熱導率隨溫度的變化關系。
石英玻璃熱導率隨溫度變化關系
溫度/℃ | 透明石英玻璃/【W/(℃·m)】 | 不透明石英玻璃/【W/(℃·m)】 |
-263 -223 20 100 200 300 400 900 0~100 |
0.10 0.50 1.38 1.47 1.55 1.67 1.84 2.68 |
- - 1.1 - 1.5 - 1.8 2.3 1.4 |
石英玻璃棉的熱導率隨溫度變化關系
溫度/℃ | 石英棉熱導率(密度0.04g/cm3) /【W/(℃·m)】 |
石英棉熱導率(密度0.1g/cm3) /【W/(℃·m)】 |
50 100 200 300 400 500 600 700 800 |
0.044 0.057 0.091 0.135 0.188 0.247 0.316 0.397 0.488 |
0.047 0.056 0.074 0.098 0.125 0.156 0.189 0.227 0.273 |
4、 比熱容 下圖給出石英玻璃的平均比熱容隨溫度變化的關系。
5、 黏度 黏度是石英玻璃最重要的性能之一。α-方石英在1723℃熔化為石英玻璃,而石英玻璃是非晶體材料,沒有固定的熔點。一般用不同溫度下的黏度值來表征其熱加工性能和應用性能。在熔融狀態(tài)下,石英玻璃的黏度為105~106dPa`s(或“泊”),而普通玻璃的黏度只有102 dPa`s。如圖是普通石英玻璃與合成石英玻璃的黏度隨溫度的變化曲線。
加熱石英玻璃,當黏度達到1013~1014 dPa`s時(約相當于溫度1200℃),石英玻璃開始發(fā)生變形。所以一般要求石英玻璃制品應在1100℃以下工作。當加熱到1400~1500℃時,黏度達到109~1010 dPa`s,石英玻璃變形加快。再升溫到1700℃,黏度為106 dPa`s,可以進行吹制、彎曲等熱加工。但石英玻璃的熱加工比普通玻璃困難得多,因為稍微離開熱源立即變硬。
影響石英玻璃黏度的因素主要是溫度、玻璃的熱歷史、羥基含量和雜質含量。
事實上,任何雜質都會使石英玻璃黏度降低。它們滲入石英玻璃結構中,加熱到高溫時,就會削弱O-Si-O結合的鍵強,使玻璃黏度下降。不同工藝方法制造的石英玻璃羥基含量也不同,對其黏度影響很明顯。下圖給出電熔法、氣煉法和合成法制造的石英玻璃黏度曲線。在合成石英玻璃熔制時一些摻雜元素對其黏度的影響如圖。
6、 析晶 另一項值得關注的熱性質是石英玻璃的析晶。析晶是石英玻璃在高溫下析出二氧化硅結晶相的過程,先是隨機的產生晶核,在其周圍開始生長不斷結晶,知道整個玻璃體。溫度越高結晶前沿的擴展就越快。然而玻璃內部或表面上的雜質和爐中氣氛對晶核的出現(xiàn)與擴展影響很大。透明石英玻璃的純度很高,在其內部難以生成晶核,通常析晶總是由于表面上或多或少的污染點開始,再向內部擴展。高純度透明石英玻璃的析晶溫度為1250℃。堿金屬和堿土金屬離子對析晶有極大影響,約可降低析晶開始溫度200~300℃。不透明石英玻璃的抗析晶能力較差。
已經產生析晶的石英玻璃制品當冷卻到275℃以下時會在析晶層產生裂紋。這些裂紋會向沒有析晶的部分擴展,直到整個制品破碎。但若不降溫到300℃以下,這些析晶層仍然是透明的,所以只要總是保持在300℃以上使用,析晶層就不會產生破壞,制品就可以適用相當長的時間。
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