૧. ઠંડક દરમિયાન થર્મલ તણાવ (મુખ્ય કારણ)
ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ અસમાન તાપમાનની સ્થિતિમાં તણાવ પેદા કરે છે. કોઈપણ તાપમાને, ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝનું અણુ માળખું પ્રમાણમાં "શ્રેષ્ઠ" અવકાશી રૂપરેખાંકન સુધી પહોંચે છે. જેમ જેમ તાપમાન બદલાય છે, તેમ તેમ અણુ અંતર બદલાય છે - આ ઘટનાને સામાન્ય રીતે થર્મલ વિસ્તરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. જ્યારે ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ અસમાન રીતે ગરમ અથવા ઠંડુ થાય છે, ત્યારે અસમાન વિસ્તરણ થાય છે.
સામાન્ય રીતે જ્યારે ગરમ પ્રદેશો વિસ્તરણ કરવાનો પ્રયાસ કરે છે પરંતુ આસપાસના ઠંડા ઝોન દ્વારા મર્યાદિત હોય છે ત્યારે થર્મલ સ્ટ્રેસ ઉત્પન્ન થાય છે. આ સંકુચિત તણાવ બનાવે છે, જે સામાન્ય રીતે નુકસાન પહોંચાડતું નથી. જો તાપમાન કાચને નરમ કરવા માટે પૂરતું ઊંચું હોય, તો તણાવ દૂર કરી શકાય છે. જો કે, જો ઠંડકનો દર ખૂબ ઝડપી હોય, તો સ્નિગ્ધતા ઝડપથી વધે છે, અને આંતરિક અણુ માળખું ઘટતા તાપમાન સાથે સમયસર ગોઠવાઈ શકતું નથી. આના પરિણામે તાણ તણાવ થાય છે, જે ફ્રેક્ચર અથવા નિષ્ફળતાનું કારણ બને છે.
તાપમાનમાં ઘટાડો થતાં આવો તણાવ તીવ્ર બને છે, ઠંડક પ્રક્રિયાના અંતે ઉચ્ચ સ્તર સુધી પહોંચે છે. જે તાપમાને ક્વાર્ટઝ ગ્લાસ 10^4.6 પોઈસથી ઉપર સ્નિગ્ધતા સુધી પહોંચે છે તેને કહેવામાં આવે છેતાણ બિંદુઆ બિંદુએ, સામગ્રીની સ્નિગ્ધતા એટલી ઊંચી હોય છે કે આંતરિક તાણ અસરકારક રીતે બંધ થઈ જાય છે અને હવે તે વિખેરાઈ શકતો નથી.
2. તબક્કા સંક્રમણ અને માળખાકીય રાહતથી તણાવ
મેટાસ્ટેબલ સ્ટ્રક્ચરલ રિલેક્સેશન:
પીગળેલી સ્થિતિમાં, ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ ખૂબ જ અવ્યવસ્થિત અણુ ગોઠવણી દર્શાવે છે. ઠંડુ થવા પર, અણુઓ વધુ સ્થિર રૂપરેખાંકન તરફ આરામ કરે છે. જોકે, કાચ જેવી સ્થિતિની ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા અણુ ગતિને અવરોધે છે, જેના પરિણામે મેટાસ્ટેબલ આંતરિક માળખું બને છે અને આરામ તણાવ ઉત્પન્ન થાય છે. સમય જતાં, આ તણાવ ધીમે ધીમે મુક્ત થઈ શકે છે, જેને ઘટના તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.કાચ વૃદ્ધત્વ.
સ્ફટિકીકરણ વલણ:
જો ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝને ચોક્કસ તાપમાન શ્રેણીમાં (જેમ કે સ્ફટિકીકરણ તાપમાનની નજીક) લાંબા સમય સુધી રાખવામાં આવે છે, તો માઇક્રોક્રિસ્ટલાઇઝેશન થઈ શકે છે - ઉદાહરણ તરીકે, ક્રિસ્ટોબાલાઇટ માઇક્રોક્રિસ્ટલ્સનો અવક્ષેપ. સ્ફટિકીય અને આકારહીન તબક્કાઓ વચ્ચે વોલ્યુમેટ્રિક મેળ ખાતો નથીતબક્કા સંક્રમણ તણાવ.
3. યાંત્રિક ભાર અને બાહ્ય બળ
1. પ્રક્રિયા કરવાથી થતો તણાવ:
કાપવા, ગ્રાઇન્ડીંગ અથવા પોલિશ કરતી વખતે લાગુ પડતા યાંત્રિક બળો સપાટીની જાળીની વિકૃતિ અને પ્રક્રિયા તણાવ પેદા કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગ્રાઇન્ડીંગ વ્હીલ સાથે કાપતી વખતે, ધાર પર સ્થાનિક ગરમી અને યાંત્રિક દબાણ તણાવ સાંદ્રતાને પ્રેરિત કરે છે. ડ્રિલિંગ અથવા સ્લોટિંગમાં અયોગ્ય તકનીકો નોચેસ પર તણાવ સાંદ્રતા તરફ દોરી શકે છે, જે ક્રેક શરૂઆત બિંદુઓ તરીકે સેવા આપે છે.
2. સેવાની શરતોથી તણાવ:
જ્યારે માળખાકીય સામગ્રી તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ દબાણ અથવા બેન્ડિંગ જેવા યાંત્રિક ભારને કારણે મેક્રો-સ્કેલ તણાવ અનુભવી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ભારે સામગ્રી રાખતી વખતે ક્વાર્ટઝ કાચના વાસણો બેન્ડિંગ તણાવ વિકસાવી શકે છે.
૪. થર્મલ શોક અને ઝડપી તાપમાનમાં વધઘટ
1. ઝડપી ગરમી/ઠંડકથી તાત્કાલિક તણાવ:
ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝમાં ખૂબ જ ઓછો થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક (~0.5×10⁻⁶/°C) હોવા છતાં, ઝડપી તાપમાનમાં ફેરફાર (દા.ત., ઓરડાના તાપમાનથી ઊંચા તાપમાને ગરમ કરવા, અથવા બરફના પાણીમાં નિમજ્જન) હજુ પણ સ્થાનિક તાપમાનના ઢાળમાં તીવ્ર ફેરફાર લાવી શકે છે. આ ઢાળ અચાનક થર્મલ વિસ્તરણ અથવા સંકોચનમાં પરિણમે છે, જે તાત્કાલિક થર્મલ તણાવ ઉત્પન્ન કરે છે. એક સામાન્ય ઉદાહરણ થર્મલ શોકને કારણે પ્રયોગશાળા ક્વાર્ટઝવેરનું ફ્રેક્ચર છે.
2. ચક્રીય થર્મલ થાક:
જ્યારે લાંબા ગાળાના, વારંવાર તાપમાનના વધઘટના સંપર્કમાં આવે છે - જેમ કે ભઠ્ઠીના લાઇનિંગ અથવા ઉચ્ચ-તાપમાન જોવાની બારીઓમાં - ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ ચક્રીય વિસ્તરણ અને સંકોચનમાંથી પસાર થાય છે. આનાથી થાક તણાવ સંચય થાય છે, વૃદ્ધત્વ ઝડપી બને છે અને તિરાડ પડવાનું જોખમ રહે છે.
૫. રાસાયણિક પ્રેરિત તણાવ
1. કાટ અને વિસર્જન તણાવ:
જ્યારે ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ મજબૂત આલ્કલાઇન દ્રાવણો (દા.ત., NaOH) અથવા ઉચ્ચ-તાપમાન એસિડિક વાયુઓ (દા.ત., HF) ના સંપર્કમાં આવે છે, ત્યારે સપાટી પર કાટ અને વિસર્જન થાય છે. આ માળખાકીય એકરૂપતાને વિક્ષેપિત કરે છે અને રાસાયણિક તાણને પ્રેરિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, આલ્કલાઇન કાટ સપાટીના જથ્થામાં ફેરફાર અથવા માઇક્રોક્રેક રચના તરફ દોરી શકે છે.
2. સીવીડી-પ્રેરિત તણાવ:
રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (CVD) પ્રક્રિયાઓ જે કોટિંગ (દા.ત., SiC) ને ફ્યુઝ્ડ ક્વાર્ટઝ પર જમા કરે છે તે બે સામગ્રી વચ્ચેના થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક અથવા સ્થિતિસ્થાપક મોડ્યુલીમાં તફાવતને કારણે ઇન્ટરફેસિયલ તણાવ રજૂ કરી શકે છે. ઠંડક દરમિયાન, આ તણાવ કોટિંગ અથવા સબસ્ટ્રેટના ડિલેમિનેશન અથવા ક્રેકીંગનું કારણ બની શકે છે.
૬. આંતરિક ખામીઓ અને અશુદ્ધિઓ
૧. પરપોટા અને સમાવેશ:
પીગળતી વખતે રજૂ કરાયેલા શેષ ગેસ પરપોટા અથવા અશુદ્ધિઓ (દા.ત., ધાતુના આયનો અથવા ઓગળેલા ન હોય તેવા કણો) તણાવ સાંદ્રક તરીકે સેવા આપી શકે છે. આ સમાવેશ અને કાચના મેટ્રિક્સ વચ્ચે થર્મલ વિસ્તરણ અથવા સ્થિતિસ્થાપકતામાં તફાવત સ્થાનિક આંતરિક તાણ બનાવે છે. ઘણીવાર આ અપૂર્ણતાની ધાર પર તિરાડો શરૂ થાય છે.
2. માઇક્રોક્રેક્સ અને માળખાકીય ખામીઓ:
કાચા માલમાં અથવા ગલન પ્રક્રિયામાંથી અશુદ્ધિઓ અથવા ખામીઓ આંતરિક માઇક્રોક્રેક્સમાં પરિણમી શકે છે. યાંત્રિક ભાર અથવા થર્મલ સાયકલિંગ હેઠળ, તિરાડની ટોચ પર તણાવની સાંદ્રતા તિરાડોના પ્રસારને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે, જેનાથી સામગ્રીની અખંડિતતામાં ઘટાડો થાય છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-04-2025