1. Tegangan Termal Salila Pendinginan (Sabab Utama)
Kuarsa anu ngahiji ngahasilkeun setrés dina kaayaan suhu anu henteu seragam. Dina suhu naon waé, struktur atom kuarsa anu ngahiji ngahontal konfigurasi spasial anu relatif "optimal". Nalika suhu robih, jarak atom robah sasuaina — fénoména anu umumna disebut ékspansi termal. Nalika kuarsa anu ngahiji dipanaskeun atanapi didinginkan sacara henteu rata, ékspansi anu henteu seragam lumangsung.
Setrés termal biasana timbul nalika daérah anu langkung panas nyobian ngalegaan tapi diwatesan ku zona anu langkung tiis di sakurilingna. Ieu nyiptakeun setrés komprési, anu biasana henteu nyababkeun karusakan. Upami suhu cekap luhur pikeun ngalemeskeun kaca, setrés tiasa dikirangan. Nanging, upami laju pendinginan gancang teuing, viskositas ningkat gancang, sareng struktur atom internal henteu tiasa nyaluyukeun kana suhu anu turun. Ieu nyababkeun setrés tarik, anu langkung dipikaresep nyababkeun retakan atanapi kagagalan.
Setrés sapertos kitu ningkat nalika suhu turun, ngahontal tingkat anu luhur dina ahir prosés pendinginan. Suhu dimana kaca kuarsa ngahontal viskositas di luhur 10^4.6 poise disebuttitik galurDina titik ieu, viskositas bahan kacida luhurna sahingga tegangan internal jadi kakunci sacara efektif sareng teu tiasa deui leungit.
2. Setrés tina Transisi Fase sareng Relaksasi Struktural
Relaksasi Struktural Métastabil:
Dina kaayaan lebur, kuarsa anu ngahiji némbongkeun susunan atom anu teu teratur pisan. Nalika didinginkan, atom condong rileks nuju konfigurasi anu langkung stabil. Nanging, viskositas anu luhur tina kaayaan kaca ngahalangan gerakan atom, ngahasilkeun struktur internal métastable sareng ngahasilkeun setrés relaksasi. Kana waktu, setrés ieu tiasa dileupaskeun laun, hiji fénoména anu katelahpenuaan kaca.
Kacenderungan kristalisasi:
Upami kuarsa anu ngahiji dijaga dina rentang suhu anu tangtu (sapertos caket suhu kristalisasi) salami waktos anu lami, mikrokristalitas tiasa kajantenan—contona, présipitasi mikrokristal kristobalit. Ketidakcocokan volumetrik antara fase kristalin sareng amorf nyiptakeuntegangan transisi fase.
3. Beban Mékanis sareng Gaya Éksternal
1. Setrés tina Ngolah:
Gaya mékanis anu diterapkeun nalika motong, ngagiling, atanapi ngagosok tiasa nyababkeun distorsi kisi permukaan sareng setrés pamrosésan. Salaku conto, nalika motong nganggo roda gerinda, panas lokal sareng tekanan mékanis di sisi nyababkeun konsentrasi setrés. Téhnik anu teu leres dina pangeboran atanapi slotting tiasa nyababkeun konsentrasi setrés dina takik, anu janten titik inisiasi retakan.
2. Setrés tina Kaayaan Layanan:
Nalika dianggo salaku bahan struktural, kuarsa anu dilebur tiasa ngalaman setrés skala makro kusabab beban mékanis sapertos tekanan atanapi lenturan. Salaku conto, gelas kuarsa tiasa ngalaman setrés lenturan nalika nahan eusi anu beurat.
4. Kejutan Termal sareng Fluktuasi Suhu anu Gancang
1. Tegangan Sakedapan tina Pemanasan/Pendinginan Gancang:
Sanaos kuarsa anu dilebur gaduh koefisien ékspansi termal anu handap pisan (~0,5 × 10⁻⁶ / °C), parobahan suhu anu gancang (contona, dipanaskeun tina suhu kamar ka suhu anu luhur, atanapi dicelupkeun kana cai és) masih tiasa nyababkeun gradien suhu lokal anu lungkawing. Gradien ieu nyababkeun ékspansi atanapi kontraksi termal anu ujug-ujug, ngahasilkeun setrés termal instan. Conto umum nyaéta retakan kuarsa laboratorium kusabab kejutan termal.
2. Kacapean Termal Siklik:
Nalika kakeunaan fluktuasi suhu anu berkepanjangan sareng terus-terusan — sapertos dina lapisan tungku atanapi jandéla ningali suhu anu luhur — kuarsa anu ngahiji ngalaman ékspansi sareng kontraksi siklik. Ieu nyababkeun akumulasi setrés kacapean, ngagancangkeun sepuh sareng résiko retakan.
5. Setrés anu Diinduksi Sacara Kimia
1. Tegangan Korosi sareng Disolusi:
Nalika kuarsa anu ngahiji kontak sareng larutan basa anu kuat (contona, NaOH) atanapi gas asam suhu luhur (contona, HF), korosi sareng leyurna permukaan lumangsung. Ieu ngaganggu keseragaman struktural sareng nimbulkeun setrés kimia. Salaku conto, korosi alkali tiasa nyababkeun parobahan volume permukaan atanapi formasi retakan mikro.
2. Setrés anu Diinduksi ku CVD:
Prosés Déposisi Uap Kimia (CVD) anu neundeun palapis (contona, SiC) kana kuarsa anu ngahiji tiasa ngenalkeun setrés antarmuka kusabab bédana koéfisién ékspansi termal atanapi moduli élastis antara dua bahan. Salila pendinginan, setrés ieu tiasa nyababkeun delaminasi atanapi retakan palapis atanapi substrat.
6. Cacad jeung Kokotor Internal
1. Gelembung sareng Inklusi:
Gelembung gas sésa atanapi pangotor (contona, ion logam atanapi partikel anu teu lebur) anu diwanohkeun nalika lebur tiasa janten konsentrator setrés. Béda dina ékspansi termal atanapi élastisitas antara inklusi ieu sareng matriks kaca nyiptakeun setrés internal lokal. Retakan sering dimimitian di sisi-sisina cacad ieu.
2. Retakan Mikro sareng Cacat Struktural:
Kokotor atanapi cacad dina bahan baku atanapi tina prosés lebur tiasa nyababkeun retakan mikro internal. Dina beban mékanis atanapi siklus termal, konsentrasi tegangan dina ujung retakan tiasa ningkatkeun panyebaran retakan, ngirangan integritas bahan.
Waktos posting: Jul-04-2025