1. Муздатуу учурундагы жылуулук стресси (Негизги себеп)
Эриген кварц бирдей эмес температура шарттарында стрессти жаратат. Ар кандай температурада эриген кварцтын атомдук структурасы салыштырмалуу «оптималдуу» мейкиндик конфигурациясына жетет. Температура өзгөргөндө, атомдук аралык да ошого жараша өзгөрөт — бул көрүнүш, адатта, жылуулук кеңейүү деп аталат. Эриген кварц текши эмес ысытылганда же муздатылганда бир калыпта эмес кеңейүү пайда болот.
Жылуулук стресс, адатта, ысык аймактар кеңейүүгө аракет кылганда, бирок курчап турган муздак зоналар менен чектелгенде пайда болот. Бул, адатта, зыян алып келбейт, кысуу стрессти жаратат. Эгерде температура стаканды жумшартууга жетишерлик жогору болсо, стресстен арылууга болот. Бирок, муздатуу ылдамдыгы өтө тез болсо, илешкектүүлүгү тездик менен көбөйөт, жана ички атомдук структурасы азайган температурага убагында ыңгайлаша албайт. Бул сыныктарга же иштен чыгууга алып келиши мүмкүн болгон чыңалуу стрессине алып келет.
Мындай стресс температуранын төмөндөшү менен күчөп, муздатуу процессинин аягында жогорку деңгээлге жетет. Кварц айнеги 10^4,6 поизден жогору илешкектүүлүккө жеткен температура деп аталат.чыңалуу чекити. Бул учурда, материалдын илешкектүүлүгү ушунчалык жогору болгондуктан, ички стресс эффективдүү түрдө кулпуланып, андан ары тарай албайт.
2. Фазалык өтүү жана структуралык эс алуудан келген стресс
Местабилдүү структуралык эс алуу:
Эриген абалда эриген кварц өтө иретсиз атомдук түзүлүштү көрсөтөт. Муздагандан кийин атомдор бир кыйла туруктуу конфигурацияга карай эс алышат. Бирок, айнек абалынын жогорку илешкектүүлүгү атомдук кыймылга тоскоол болот, натыйжада метастабилдүү ички түзүлүш жана релаксация стрессти пайда кылат. Убакыттын өтүшү менен бул стресс акырындык менен бошотулушу мүмкүн, бул көрүнүш деп аталганайнек эскирүү.
Кристалдашуу тенденциясы:
Эгерде эриген кварц белгилүү бир температура диапазондорунда (мисалы, кристаллдашуу температурасына жакын) узак убакыт бою кармалса, микрокристаллдашуу пайда болушу мүмкүн, мисалы, кристаллдык микрокристаллдардын чөгүшү. Кристаллдык жана аморфтук фазалардын ортосунда көлөмдүү дал келбестиктер пайда болотфазалык өтүү стресс.
3. Механикалык жүк жана тышкы күч
1. Кайра иштетүүдөн келип чыккан стресс:
Кесүү, майдалоо же жылтыратуу учурунда колдонулган механикалык күчтөр беттик торлордун бурмаланышын жана кайра иштетүү стрессин киргизиши мүмкүн. Мисалы, майдалоочу дөңгөлөк менен кесүүдө локалдуу жылуулук жана четиндеги механикалык басым стресстин концентрациясын жаратат. Бургулоодо же ойгондо туура эмес ыкмалар жаракалардын башталышынын чекиттери катары кызмат кылып, тешиктерде стресс концентрациясына алып келиши мүмкүн.
2. Тейлөө шарттарындагы стресс:
Структуралык материал катары колдонулганда, эритилген кварц басым же ийилүү сыяктуу механикалык жүктөргө байланыштуу макро масштабдагы стресске дуушар болушу мүмкүн. Мисалы, кварц айнек идиштери оор мазмунду кармаганда ийилип калышы мүмкүн.
4. Термикалык шок жана Температуранын тез өзгөрүшү
1. Ыкчам жылытуу/муздатуудан келип чыккан заматта стресс:
Эриген кварцтын жылуулук кеңейүү коэффициенти өтө төмөн болсо да (~0,5×10⁻⁶/°C), температуранын тез өзгөрүшү (мисалы, бөлмө температурасынан жогорку температурага чейин жылытуу же муздуу сууга чөмүлүү) дагы эле жергиликтүү температуранын тик градиентине алып келиши мүмкүн. Бул градиенттер капыстан жылуулук кеңейишине же жыйрылышына алып келип, бир заматта жылуулук стрессти пайда кылат. Жөнөкөй мисал - жылуулук соккусунан улам лабораториялык кварц идиштеринин сынышы.
2. Циклдик жылуулук чарчоо:
Температуранын узак мөөнөттүү, кайра-кайра өзгөрүшүнө дуушар болгондо, мисалы, мештин каптамаларында же жогорку температурадагы кароо терезелеринде эриген кварц циклдик кеңейүү жана жыйрылышына дуушар болот. Бул чарчоо стрессинин топтолушуна, картаюунун тездешине жана крекинг коркунучуна алып келет.
5. Химиялык жактан келип чыккан стресс
1. Коррозия жана эрүү стресси:
Эриген кварц күчтүү щелочтук эритмелерге (мисалы, NaOH) же жогорку температурадагы кислота газдарга (мисалы, HF) тийгенде беттик коррозия жана эрүү пайда болот. Бул структуралык бирдейликти бузуп, химиялык стрессти жаратат. Мисалы, щелочтук коррозия беттик көлөмдүн өзгөрүшүнө же микро жарака пайда болушуна алып келиши мүмкүн.
2. CVD менен шартталган стресс:
Каптамаларды (мисалы, SiC) эриген кварцка жайгаштырган химиялык бууларды түшүрүү (CVD) процесстери эки материалдын ортосундагы жылуулук кеңейүү коэффициенттериндеги же ийкемдүү модулдардагы айырмачылыктардан улам фаза аралык стрессти киргизиши мүмкүн. Муздатуу учурунда бул стресс жабуунун же субстраттын деламинациясын же жарака алып келиши мүмкүн.
6. Ички кемчиликтер жана булгануулар
1. көбүкчөлөр жана кошуулар:
Эрүү учурунда киргизилген калдык газ көбүкчөлөрү же аралашмалар (мисалы, металл иондору же эрибеген бөлүкчөлөр) стресс концентраторлору катары кызмат кыла алат. Бул кошулмалар менен айнек матрицанын ортосундагы жылуулук кеңейүү же ийкемдүүлүктөгү айырмачылыктар локалдуу ички стрессти жаратат. Бул кемчиликтердин четинде көбүнчө жаракалар башталат.
2. Микрожарыктар жана структуралык кемчиликтер:
Чийки заттын же эрүү процессиндеги кир же кемчиликтер ички микро жаракаларга алып келиши мүмкүн. Механикалык жүктөмдөрдүн же жылуулук циклинин астында, жаракалардын учтарындагы стресс концентрациясы жараканын жайылышын шарттайт, материалдын бүтүндүгүн азайтат.
Посттун убактысы: 2025-04-04