不少用户在使用中遇到这样的情况：石英玻璃炉管在1100℃使用数小时后，出现管壁发白、颗粒析出的现象。其实这并非产品质量问题，而是石英玻璃在高温下常见的“析晶”现象。今天就带大家详细了解析晶的来龙去脉，帮你更好地应对使用中的相关问题。

什么是石英玻璃析晶？

即使是质量优良的石英玻璃，在1000℃以上长期使用都会发生失透现象，也就是析晶。这是石英玻璃从非晶态向方石英晶体转变的过程，是其从亚稳态玻璃相向稳定晶体相的自然转变。

石英玻璃析晶后，性能会急剧恶化：

1.析晶部分变得不透明，这时机械性能下降，晶体与剩余玻璃相的膨胀系数不同，会在界面产生巨大的内应力，导致材料脆性急剧增加，容易自行碎裂。

2.析晶会破坏石英玻璃的热稳定性。晶型转变（如方石英在200-270°C左右会发生低温型到高温型的转变，伴随体积变化）会导致石英制品在温变时破裂。

3.析晶后石英玻璃光学性能劣化。表面发白，不再具备优良的透光性。

4.析晶后石英玻璃电学性能发生变化，导致绝缘性可能下降。

影响析晶的关键因素有哪些？

1. 温度：最关键因素，对于石英玻璃，析晶的温度范围通常在 1000°C 至 1700°C 之间。温度<1000°C：原子动能不足，难以迁移和重排，析晶速率极慢； 温度>1700°C：接近石英玻璃的熔点，粘度急剧下降，虽然原子迁移快，但玻璃的整体流动性也强，不利于维持晶体结构。同时，极高的温度下晶核也可能溶解。在约1200°C - 1500°C 时，原子有足够的动能进行重排，同时玻璃还保持较高的粘度以支撑晶体结构，因此析晶速率达到最大。

2. 杂质含量：纯度是决定石英玻璃抗析晶能力的最重要指标之一。电子级/高纯石英玻璃，杂质含量极低，成核点极少，因此抗析晶能力非常强，能在更高温度下长时间使用； 普通石英玻璃，相对杂质含量略多一些，这些杂质成为成核中心，大大加速了析晶过程。

3. 表面状态：石英玻璃制品表面划痕、污染、灰尘都是优先成核点，因此析晶往往从表面开始向内部扩展。

4. 气氛：（如氢气、一氧化碳）中，析晶会显著加速。水汽会破坏Si-O-Si桥键，形成Si-OH键，从而降低玻璃网络的连接度，使原子更容易重排。某些还原性气氛可能与二氧化硅反应或改变其表面状态，促进析晶。

5. 时间：析晶是时间相关过程，在析晶温度范围内，温度越高、停留时间越长，析晶程度越严重。

总的来说，石英玻璃析晶是其从亚稳态玻璃相向稳定晶体相的转变过程，高温是动力，杂质和表面缺陷是“起点”，时间决定了程度的深浅。在实际使用中，建议根据工况选择合适纯度的石英玻璃制品，尽量避免在析晶高发温度区间及水汽或还原性气氛长时间使用，同时保持制品表面清洁，减少污染和划痕以此来延长石英玻璃制品的使用寿命。

来源: ACMI硅基新材料