1. शीतलन के दौरान तापीय तनाव (प्राथमिक कारण)
असमान तापमान की स्थिति में फ्यूज्ड क्वार्ट्ज़ प्रतिबल उत्पन्न करता है। किसी भी निश्चित तापमान पर, फ्यूज्ड क्वार्ट्ज़ की परमाणु संरचना अपेक्षाकृत "इष्टतम" स्थानिक विन्यास प्राप्त कर लेती है। जैसे-जैसे तापमान बदलता है, परमाणु अंतराल भी उसी के अनुसार परिवर्तित होता है—एक ऐसी घटना जिसे आमतौर पर तापीय प्रसार कहते हैं। जब फ्यूज्ड क्वार्ट्ज़ को असमान रूप से गर्म या ठंडा किया जाता है, तो असमान प्रसार होता है।
तापीय प्रतिबल आमतौर पर तब उत्पन्न होता है जब गर्म क्षेत्र फैलने का प्रयास करते हैं, लेकिन आसपास के ठंडे क्षेत्रों द्वारा बाधित होते हैं। इससे संपीडन प्रतिबल उत्पन्न होता है, जो आमतौर पर क्षति नहीं पहुँचाता। यदि तापमान काँच को नरम करने के लिए पर्याप्त उच्च है, तो प्रतिबल को कम किया जा सकता है। हालाँकि, यदि शीतलन दर बहुत तेज़ है, तो श्यानता तेज़ी से बढ़ती है, और आंतरिक परमाणु संरचना घटते तापमान के साथ समय पर समायोजित नहीं हो पाती। इसके परिणामस्वरूप तन्य प्रतिबल उत्पन्न होता है, जिससे फ्रैक्चर या विफलता होने की संभावना अधिक होती है।
तापमान में गिरावट के साथ यह तनाव बढ़ता जाता है, और शीतलन प्रक्रिया के अंत में उच्च स्तर पर पहुँच जाता है। वह तापमान जिस पर क्वार्ट्ज़ काँच 10^4.6 पॉइज़ से अधिक श्यानता प्राप्त कर लेता है, उसेतनाव बिंदुइस बिंदु पर, सामग्री की श्यानता इतनी अधिक होती है कि आंतरिक तनाव प्रभावी रूप से बंद हो जाता है और अब नष्ट नहीं हो सकता।
2. चरण संक्रमण और संरचनात्मक विश्राम से तनाव
मेटास्टेबल संरचनात्मक विश्राम:
पिघली हुई अवस्था में, संलयित क्वार्ट्ज़ एक अत्यधिक अव्यवस्थित परमाणु व्यवस्था प्रदर्शित करता है। ठंडा होने पर, परमाणु अधिक स्थिर विन्यास की ओर शिथिल हो जाते हैं। हालाँकि, काँच जैसी अवस्था की उच्च श्यानता परमाणु गति में बाधा डालती है, जिसके परिणामस्वरूप एक अर्धस्थिर आंतरिक संरचना बनती है और शिथिलन प्रतिबल उत्पन्न होता है। समय के साथ, यह प्रतिबल धीरे-धीरे मुक्त हो सकता है, जिसे "विश्राम प्रतिबल" कहते हैं।कांच की उम्र बढ़ना.
क्रिस्टलीकरण प्रवृत्ति:
यदि संलयित क्वार्ट्ज़ को लंबे समय तक एक निश्चित तापमान सीमा (जैसे क्रिस्टलीकरण तापमान के निकट) में रखा जाए, तो सूक्ष्म क्रिस्टलीकरण हो सकता है—उदाहरण के लिए, क्रिस्टोबलाइट सूक्ष्म क्रिस्टलों का अवक्षेपण। क्रिस्टलीय और अनाकार प्रावस्थाओं के बीच आयतनगत बेमेल,चरण संक्रमण तनाव.
3. यांत्रिक भार और बाह्य बल
1. प्रसंस्करण से तनाव:
काटने, पीसने या पॉलिश करने के दौरान लगाए गए यांत्रिक बल सतह की जाली में विकृति और प्रसंस्करण तनाव उत्पन्न कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, पीसने वाले पहिये से काटने के दौरान, किनारे पर स्थानीयकृत ऊष्मा और यांत्रिक दबाव तनाव संकेन्द्रण उत्पन्न करते हैं। ड्रिलिंग या स्लॉटिंग की अनुचित तकनीकों के कारण खांचों पर तनाव संकेन्द्रण हो सकता है, जो दरार के आरंभिक बिंदु के रूप में कार्य करते हैं।
2. सेवा शर्तों से तनाव:
संरचनात्मक सामग्री के रूप में उपयोग किए जाने पर, फ्यूज़्ड क्वार्ट्ज़ दबाव या झुकने जैसे यांत्रिक भार के कारण व्यापक स्तर पर तनाव का अनुभव कर सकता है। उदाहरण के लिए, क्वार्ट्ज़ कांच के बर्तनों में भारी सामग्री रखने पर झुकने वाला तनाव उत्पन्न हो सकता है।
4. थर्मल शॉक और तेज़ तापमान में उतार-चढ़ाव
1. तीव्र तापन/शीतलन से तात्कालिक तनाव:
यद्यपि संलयित क्वार्ट्ज़ का तापीय प्रसार गुणांक बहुत कम (~0.5×10⁻⁶/°C) होता है, फिर भी तीव्र तापमान परिवर्तन (जैसे, कमरे के तापमान से उच्च तापमान तक गर्म करना, या बर्फ़ के पानी में डुबाना) तीव्र स्थानीय तापमान प्रवणताएँ उत्पन्न कर सकते हैं। इन प्रवणताओं के परिणामस्वरूप अचानक तापीय प्रसार या संकुचन होता है, जिससे तात्कालिक तापीय प्रतिबल उत्पन्न होता है। इसका एक सामान्य उदाहरण प्रयोगशाला में क्वार्ट्ज़वेयर का तापीय आघात के कारण टूटना है।
2. चक्रीय तापीय थकान:
लंबे समय तक, बार-बार तापमान में उतार-चढ़ाव के संपर्क में रहने पर—जैसे कि भट्टी की परत या उच्च तापमान वाली देखने वाली खिड़कियों में—फ्यूज़्ड क्वार्ट्ज़ चक्रीय विस्तार और संकुचन से गुजरता है। इससे थकान तनाव संचय होता है, उम्र बढ़ने की प्रक्रिया तेज़ होती है और दरार पड़ने का खतरा होता है।
5. रासायनिक रूप से प्रेरित तनाव
1. संक्षारण और विघटन तनाव:
जब पिघला हुआ क्वार्ट्ज़ प्रबल क्षारीय विलयनों (जैसे, NaOH) या उच्च तापमान वाली अम्लीय गैसों (जैसे, HF) के संपर्क में आता है, तो सतह पर क्षरण और विघटन होता है। इससे संरचनात्मक एकरूपता भंग होती है और रासायनिक तनाव उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए, क्षार क्षरण से सतह के आयतन में परिवर्तन या सूक्ष्म दरारें उत्पन्न हो सकती हैं।
2. सी.वी.डी.-प्रेरित तनाव:
रासायनिक वाष्प निक्षेपण (CVD) प्रक्रियाएँ, जो संलयित क्वार्ट्ज़ पर कोटिंग्स (जैसे, SiC) जमा करती हैं, दोनों पदार्थों के बीच तापीय प्रसार गुणांक या प्रत्यास्थ मापांक में अंतर के कारण अंतरफलकीय तनाव उत्पन्न कर सकती हैं। ठंडा होने पर, यह तनाव कोटिंग या सब्सट्रेट के विघटन या दरार का कारण बन सकता है।
6. आंतरिक दोष और अशुद्धियाँ
1. बुलबुले और समावेशन:
पिघलने के दौरान निकले अवशिष्ट गैस बुलबुले या अशुद्धियाँ (जैसे, धात्विक आयन या बिना पिघले कण) तनाव संकेन्द्रक के रूप में काम कर सकते हैं। इन समावेशनों और काँच के आव्यूह के बीच तापीय प्रसार या प्रत्यास्थता में अंतर स्थानीयकृत आंतरिक तनाव उत्पन्न करता है। दरारें अक्सर इन अपूर्णताओं के किनारों पर शुरू होती हैं।
2. सूक्ष्म दरारें और संरचनात्मक दोष:
कच्चे माल में या पिघलने की प्रक्रिया में अशुद्धियाँ या दोष आंतरिक सूक्ष्म दरारें पैदा कर सकते हैं। यांत्रिक भार या तापीय चक्रण के तहत, दरारों के सिरों पर तनाव का संकेंद्रण दरारों के प्रसार को बढ़ावा दे सकता है, जिससे सामग्री की अखंडता कम हो सकती है।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-04-2025