石英玻璃器件的应力是指其内部因各种原因产生的不均匀内应力,本质上是材料内部原子或者分子收到不平衡的作用力而产生的弹性应变能力的储存。它会导致材料结构发生微观畸形变,进而影响物件的宏观性能!
应力一般分为热应力,机械应力,相变应力和化学应力。它们是怎么产生的呢?
1.热应力,是由于加热与冷却过程中表面与内部存在温度梯度,导致内外收缩不一致,产生拉应力或压应力。比如石英玻璃炉管管口经过氢氧火焰烧口后,直接使用,口部会容易炸裂,就是加热应力在作怪;如果炉管高温使用后极速冷却,出现裂纹,这是冷却应力在作怪。
2.机械应力,通常是由于外部机械力作用或加工过程中产生的局部塑性变形。比如半导体用石英玻璃匀流板,在切割,研磨,打孔时的工具压力导致晶格畸变,我们称之为加工应力;石英玻璃法兰管在安装时螺丝紧固,夹具挤压等外力作用我们称之为装配应力;还有一部分石英件因设计结构不合理,锐角,薄后突变,我们称之为结构应力。
3.相变应力,主要原因是石英玻璃器件在高温使用环境下尤其是超过1100度容易出现析晶,晶体与玻璃相膨胀系数差异引发应力,此应力会在反复循环中加剧。比如石英玻璃扩散管长期使用后析晶,脱皮,裂纹,一方面是腐蚀作用,另一方面就是应力作用。
4.化学应力,主要原因是表面腐蚀或离子交换导致体积变化不均匀,产生表层应力,例如石英玻璃管件热加工后表面产生白色氧化物,通过酸洗工衣去除,若未将酸液去除,就会隐藏化学应力,导致石英玻璃管件容易开裂破损。
既然石英件如果存在应力有这么多安全隐患,该怎么去除应力呢?我们下期接着聊石英玻璃件应力去除方法,感谢大家的关注石英小曼的公众号,欢迎和我一起发展石英玻璃的奇妙!
来源:实验室石英玻璃