熱學(xué)性能
2017-09-16 11:48:561、線膨脹系數(shù)
石英玻璃的線膨脹系數(shù)比所有材料的線膨脹系數(shù)都低，見(jiàn)下圖值得注意的是和其它物質(zhì)一起使用，必須考慮到其它物質(zhì)的膨脹系數(shù)，否則就會(huì)造成破損。
2、抗熱振性
由于石英玻璃具有極低的線膨脹系數(shù)，故具有非常好的抗熱振性能。透明石英管試樣在加熱到1000℃再投入到20℃水中不會(huì)炸裂。通常用經(jīng)多次加熱淬水直到破碎的次數(shù)來(lái)衡量其抗熱振能力。
3、熱導(dǎo)率
石英玻璃是熱的不良導(dǎo)體。
4、比熱容
5、粘度
α-方石英在1730℃熔化為石英玻璃，而石英玻璃是非晶體材料，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。一般用不同溫度下的粘度值來(lái)表征其熱加工性能和應(yīng)用性能。在熔融狀態(tài)下，石英玻璃的粘度為105~106dPa·s（或“泊”），而普通玻璃的粘度只有102 dPa·s 。p6圖1-4是常規(guī)石英玻璃與合成石英玻璃的粘度隨溫度的變化曲線。
加熱石英玻璃，當(dāng)粘度達(dá)到1013~1014 dPa·s時(shí)（約相當(dāng)于1200℃），石英玻璃開(kāi)始發(fā)生變形。所以一般要求石英玻璃制品應(yīng)在1100℃以下工作。當(dāng)加熱到1400~1500℃時(shí)，粘度達(dá)到109~1010 dPa·s，石英玻璃變形加快。再升溫到1700℃，粘度為106 dPa·s，可以進(jìn)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?yàn)樯晕㈦x開(kāi)熱源立即變硬。
影響石英玻璃粘度的因素主要是溫度、玻璃的熱歷史、羥基含量和雜質(zhì)含量。
任何雜質(zhì)都會(huì)使石英玻璃粘度降低。它們滲入石英玻璃結(jié)構(gòu)中，加熱到高溫時(shí)，就會(huì)削弱O-Si-O結(jié)合的鍵強(qiáng)，使玻璃粘度下降。不同工藝方法制造的石英玻璃羥基含量也不相同，對(duì)其粘度影響很明顯。p6圖1-5是電熔法、氣煉法、合成法制造的石英玻璃粘度曲線。p6圖1-6是在合成石英玻璃熔制時(shí)一些摻雜元素對(duì)其粘度的影響。
6、軟化點(diǎn)
石英玻璃粘度為107.6 dPa·s時(shí)的溫度，稱(chēng)軟化溫度，此溫度大致對(duì)應(yīng)操作溫度的下限。一般純度越高、羥基含量越低，軟化點(diǎn)越高，一般在1600~1700℃之間。
7、應(yīng)變點(diǎn)
石英玻璃粘度為1014.5 dPa·s時(shí)的溫度，此溫度實(shí)際上是加熱石英玻璃時(shí)內(nèi)應(yīng)力開(kāi)始消除時(shí)的溫度，是確定退火下限溫度的依據(jù)。一般純度越高、羥基含量越低，應(yīng)變點(diǎn)越高，一般在1070~1120℃之間。
8、玻璃化溫度
石英玻璃粘度為1013 dPa·s時(shí)的溫度，在此溫度下石英玻璃的折射率、比熱容、熱膨脹系數(shù)等發(fā)生突變，玻璃的結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，高于此溫度玻璃進(jìn)入粘滯狀態(tài)，而低于此溫度玻璃處于脆性狀態(tài)，一般純度越高，羥基含量越低，玻璃化溫度越高，一般在1180~1250℃之間。
9、析晶
析晶是石英玻璃在高溫下析出二氧化硅結(jié)晶相的過(guò)程，先是隨機(jī)的產(chǎn)生晶核，在其周?chē)_(kāi)始生長(zhǎng)不斷結(jié)晶，直到整個(gè)玻璃體。溫度越高結(jié)晶前沿的擴(kuò)展速度就越快。然而玻璃內(nèi)部或表面上的雜質(zhì)和爐中氣氛對(duì)晶核的出現(xiàn)與擴(kuò)展影響很大。透明石英玻璃的純度很高，在其內(nèi)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(diǎn)開(kāi)始，再向內(nèi)部擴(kuò)展。高純度透明石英玻璃的析晶溫度為1250℃，即使質(zhì)量再優(yōu)良的石英玻璃在此溫度以上長(zhǎng)期使用，也會(huì)析晶。堿金屬和堿土金屬離子對(duì)析晶有極大影響，約可降低析晶開(kāi)始溫度200~300℃。不透明石英玻璃的抗析晶能力較差。
石英玻璃的雜質(zhì)含量、羥基含量、表面狀態(tài)、使用氣氛和加熱的材質(zhì)等是造成石英玻璃析晶（使玻璃轉(zhuǎn)變成方石英）的主要原因。
已經(jīng)產(chǎn)生析晶的石英玻璃制品當(dāng)冷卻到275℃以下時(shí)會(huì)在析晶層產(chǎn)生裂紋。這些裂紋會(huì)向沒(méi)有析晶的部分?jǐn)U展，直到整個(gè)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(huì)產(chǎn)生破壞，制品就可以使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
在1100~1700℃之間析晶速度比較快，1000℃下長(zhǎng)期加熱也會(huì)析晶。
石英玻璃的雜質(zhì)含量、羥基含量、表面狀態(tài)、使用氣氛和加熱的材質(zhì)等是造成石英玻璃析晶（使玻璃轉(zhuǎn)變成方石英）的主要原因。
已經(jīng)產(chǎn)生析晶的石英玻璃制品當(dāng)冷卻到275℃以下時(shí)會(huì)在析晶層產(chǎn)生裂紋。這些裂紋會(huì)向沒(méi)有析晶的部分?jǐn)U展，直到整個(gè)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(huì)產(chǎn)生破壞，制品就可以使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
在1100~1700℃之間析晶速度比較快，1000℃下長(zhǎng)期加熱也會(huì)析晶。
