1. Termyske stress tidens koeling (primêre oarsaak)
Fusearre kwarts genereart spanning ûnder net-unifoarme temperatueromstannichheden. By elke opjûne temperatuer berikt de atomêre struktuer fan fusearre kwarts in relatyf "optimale" romtlike konfiguraasje. As de temperatuer feroaret, ferskowt de atoomôfstân dêrop - in ferskynsel dat faak termyske útwreiding neamd wurdt. As fusearre kwarts ûngelikense ferwaarming of ôfkuolle wurdt, komt der net-unifoarme útwreiding foar.
Termyske spanning ûntstiet typysk as waarmere regio's besykje út te wreidzjen, mar beheind wurde troch omlizzende koelere sônes. Dit makket kompresjespanning, dy't meastentiids gjin skea feroarsaket. As de temperatuer heech genôch is om it glês te sêftjen, kin de spanning ûntlêste wurde. As de ôfkuolling lykwols te fluch is, nimt de viskositeit rap ta, en kin de ynterne atomêre struktuer him net op 'e tiid oanpasse oan 'e ôfnimmende temperatuer. Dit resulteart yn trekspanning, dy't folle wierskynliker brekken of falen feroarsaket.
Sokke spanning fersterket as de temperatuer sakket, en berikt hege nivo's oan 'e ein fan it koelproses. De temperatuer wêrby't kwartsglês in viskositeit berikt boppe 10^4.6 poise wurdt oantsjut as despanningspuntOp dit punt is de viskositeit fan it materiaal sa heech dat ynterne spanning effektyf fêst komt te sitten en net mear ferdwine kin.
2. Stress fan faze-oergong en strukturele ûntspanning
Metastabile strukturele ûntspanning:
Yn 'e smelte steat fertoant fusearre kwarts in tige ûnregelmjittige atoomrangskikking. By ôfkuolling hawwe atomen de neiging om te ûntspannen nei in stabiler konfiguraasje. De hege viskositeit fan 'e glêzige steat hinderet lykwols atoombeweging, wat resulteart yn in metastabile ynterne struktuer en ûntspanningsspanning genereart. Mei de tiid kin dizze spanning stadichoan frijlitten wurde, in ferskynsel dat bekend stiet asglêsferâldering.
Kristallisaasjetendins:
As fusearre kwarts foar langere perioaden binnen bepaalde temperatuerberiken (lykas tichtby de kristallisaasjetemperatuer) hâlden wurdt, kin mikrokristallisaasje foarkomme - bygelyks de delslach fan kristobalytmikrokristallen. De volumetryske mismatch tusken kristalline en amorfe fazen makketfaze-oergongsstress.
3. Mechanyske lading en eksterne krêft
1. Stress fan ferwurking:
Mechanyske krêften dy't tapast wurde by it snijden, slypjen of polijsten kinne oerflakroosterferfoarming en ferwurkingsspanning feroarsaakje. Bygelyks, by it snijden mei in slypskiif feroarsaakje lokale waarmte en meganyske druk oan 'e râne spanningskonsintraasje. Ferkearde techniken by it boarjen of sleuven kinne liede ta spanningskonsintraasjes by kerven, dy't tsjinje as punten foar it begjin fan barsten.
2. Stress fan tsjinstomstannichheden:
As it brûkt wurdt as struktureel materiaal, kin fusearre kwarts makro-skaalspanning ûnderfine fanwegen meganyske lesten lykas druk of bûging. Bygelyks, kwartsglês kin bûgingsspanning ûntwikkelje by it hâlden fan swiere ynhâld.
4. Termyske skok en rappe temperatuerfluktuaasje
1. Direkte spanning fan rappe ferwaarming/ôfkuolling:
Hoewol't fusearre kwarts in tige lege termyske útwreidingskoëffisjint hat (~0,5 × 10⁻⁶/°C), kinne rappe temperatuerferoarings (bygelyks ferwaarmjen fan keamertemperatuer nei hege temperatueren, of ûnderdompeling yn iiswetter) noch altyd steile lokale temperatuergradiënten feroarsaakje. Dizze gradiënten resultearje yn hommelse termyske útwreiding of krimp, wêrtroch't direkte termyske stress ûntstiet. In gewoan foarbyld is it brekken fan laboratoariumkwartswurk troch termyske skok.
2. Syklyske termyske wurgens:
As it bleatsteld wurdt oan langduorjende, werhelle temperatuerfluktuaasjes - lykas yn ovenbekleding of hege-temperatuer kijkfinsters - ûndergiet fusearre kwarts sykliske útwreiding en krimp. Dit liedt ta opgarjen fan wurgensspanning, fersnelt ferâldering en it risiko op barsten.
5. Gemysk feroarsake stress
1. Korrosje en ûntbiningsstress:
As fusearre kwarts yn kontakt komt mei sterke alkaline oplossingen (bygelyks NaOH) of soere gassen mei hege temperatuer (bygelyks HF), komt der oerflakkorrosje en oplossing foar. Dit fersteurt de strukturele uniformiteit en feroarsaket gemyske stress. Bygelyks, alkalikorrosje kin liede ta feroaringen yn oerflakvolume of mikroskeurfoarming.
2. Stress feroarsake troch CVD:
Chemyske dampôfsettingsprosessen (CVD) dy't coatings (bygelyks SiC) op fusearre kwarts ôfsette, kinne tuskenflakspanning feroarsaakje fanwegen ferskillen yn termyske útwreidingskoëffisiënten of elastyske modules tusken de twa materialen. Tidens it ôfkuoljen kin dizze spanning delaminaasje of barsten fan 'e coating of it substraat feroarsaakje.
6. Ynterne gebreken en ûnreinheden
1. Bubbels en ynklúzjes:
Restgasbellen of ûnreinheden (bygelyks metaalioanen of net-smelte dieltsjes) dy't by it smelten yntrodusearre wurde, kinne tsjinje as spanningskonsentrators. Ferskillen yn termyske útwreiding of elastisiteit tusken dizze ynklúzjes en de glêsmatrix meitsje lokale ynterne spanning. Skuorren begjinne faak oan 'e rânen fan dizze ûnfolsleinheden.
2. Mikroskeuren en strukturele gebreken:
Unreinheden of gebreken yn it rau materiaal of fan it smeltproses kinne liede ta ynterne mikroskeuren. Under meganyske lesten of termyske syklusen kin spanningskonsintraasje by skuorrepunten de fersprieding fan skuorren befoarderje, wêrtroch't de yntegriteit fan it materiaal ferminderet.
Pleatsingstiid: 4 july 2025