1. თერმული სტრესი გაგრილების დროს (ძირითადი მიზეზი)
შედუღებული კვარცი არათანაბარი ტემპერატურული პირობების დროს სტრესს წარმოქმნის. ნებისმიერ მოცემულ ტემპერატურაზე შედუღებული კვარცის ატომური სტრუქტურა შედარებით „ოპტიმალურ“ სივრცულ კონფიგურაციას აღწევს. ტემპერატურის ცვლილებასთან ერთად, ატომებს შორის მანძილი შესაბამისად იცვლება - ფენომენი, რომელსაც ჩვეულებრივ თერმული გაფართოებას უწოდებენ. როდესაც შედუღებული კვარცი არათანაბრად თბება ან ცივდება, არათანაბარი გაფართოება ხდება.
თერმული სტრესი, როგორც წესი, წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც უფრო ცხელი რეგიონები ცდილობენ გაფართოებას, მაგრამ შეზღუდულია მიმდებარე უფრო გრილი ზონებით. ეს ქმნის შეკუმშვის სტრესს, რომელიც, როგორც წესი, არ იწვევს დაზიანებას. თუ ტემპერატურა საკმარისად მაღალია მინის დარბილებისთვის, სტრესის შემსუბუქება შესაძლებელია. თუმცა, თუ გაგრილების სიჩქარე ძალიან სწრაფია, სიბლანტე სწრაფად იზრდება და შიდა ატომური სტრუქტურა ვერ ეგუება ტემპერატურის შემცირებას დროთა განმავლობაში. ეს იწვევს დაჭიმვის სტრესს, რამაც გაცილებით მეტი ალბათობით შეიძლება გამოიწვიოს მოტეხილობა ან რღვევა.
ასეთი დაძაბულობა ძლიერდება ტემპერატურის ვარდნასთან ერთად და გაგრილების პროცესის ბოლოს მაღალ დონეს აღწევს. ტემპერატურა, რომლის დროსაც კვარცის მინა 10^4.6 პოიზზე მეტ სიბლანტეს აღწევს, მოიხსენიება, როგორცდაძაბულობის წერტილიამ ეტაპზე მასალის სიბლანტე იმდენად მაღალია, რომ შიდა სტრესი ეფექტურად იჭედება და ვეღარ იშლება.
2. ფაზური გადასვლიდან და სტრუქტურული რელაქსაციიდან გამოწვეული სტრესი
მეტასტაბილური სტრუქტურული რელაქსაცია:
გამდნარ მდგომარეობაში, შედუღებული კვარცი ავლენს ატომების უწესრიგო განლაგებას. გაგრილებისას ატომები მიდრეკილნი არიან მოდუნდნენ უფრო სტაბილური კონფიგურაციისკენ. თუმცა, მინისებრი მდგომარეობის მაღალი სიბლანტე აფერხებს ატომის მოძრაობას, რაც იწვევს მეტასტაბილურ შიდა სტრუქტურას და იწვევს მოდუნების სტრესს. დროთა განმავლობაში, ეს სტრესი შეიძლება ნელ-ნელა მოიხსნას, ფენომენი, რომელიც ცნობილია როგორცმინის დაძველება.
კრისტალიზაციის ტენდენცია:
თუ დნობის კვარცი გარკვეული ტემპერატურის დიაპაზონში (მაგალითად, კრისტალიზაციის ტემპერატურასთან ახლოს) დიდი ხნის განმავლობაში ინახება, შესაძლოა მიკროკრისტალიზაცია მოხდეს — მაგალითად, კრისტობალიტის მიკროკრისტალების დალექვა. კრისტალურ და ამორფულ ფაზებს შორის მოცულობითი შეუსაბამობა ქმნისფაზური გადასვლის სტრესი.
3. მექანიკური დატვირთვა და გარე ძალა
1. სტრესი დამუშავებით:
ჭრის, დაფქვის ან გაპრიალების დროს გამოყენებული მექანიკური ძალები შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირის ბადისებრი დეფორმაცია და დამუშავების სტრესი. მაგალითად, სახეხი დისკით ჭრის დროს, კიდეზე ლოკალიზებული სითბო და მექანიკური წნევა იწვევს სტრესის კონცენტრაციას. ბურღვის ან ჭრილის არასწორმა ტექნიკამ შეიძლება გამოიწვიოს სტრესის კონცენტრაცია ჭრილებში, რაც ბზარების გაჩენის წერტილებს წარმოადგენს.
2. მომსახურების პირობებიდან გამომდინარე სტრესი:
სტრუქტურულ მასალად გამოყენებისას, გამდნარ კვარცს შეუძლია განიცადოს მაკრომასშტაბიანი სტრესი მექანიკური დატვირთვების გამო, როგორიცაა წნევა ან მოხრა. მაგალითად, კვარცის მინის ნაწარმმა შეიძლება განიცადო მოხრის სტრესი მძიმე შიგთავსის დაჭერისას.
4. თერმული შოკი და ტემპერატურის სწრაფი რყევა
1. სწრაფი გაცხელებით/გაგრილებით გამოწვეული მყისიერი დაძაბულობა:
მიუხედავად იმისა, რომ შედუღებულ კვარცს ძალიან დაბალი თერმული გაფართოების კოეფიციენტი აქვს (~0.5×10⁻⁶/°C), ტემპერატურის სწრაფმა ცვლილებებმა (მაგ., ოთახის ტემპერატურიდან მაღალ ტემპერატურაზე გაცხელებამ ან ყინულიან წყალში ჩაძირვამ) მაინც შეიძლება გამოიწვიოს ციცაბო ადგილობრივი ტემპერატურის გრადიენტები. ეს გრადიენტები იწვევს უეცარ თერმულ გაფართოებას ან შეკუმშვას, რაც მყისიერ თერმულ სტრესს იწვევს. გავრცელებული მაგალითია ლაბორატორიული კვარცის ნაკეთობების მოტეხილობა თერმული შოკის გამო.
2. ციკლური თერმული დაღლილობა:
ხანგრძლივი, განმეორებითი ტემპერატურის რყევების ზემოქმედებისას — მაგალითად, ღუმელის საფარებში ან მაღალი ტემპერატურის მქონე ფანჯრებში — შედუღებული კვარცი განიცდის ციკლურ გაფართოებას და შეკუმშვას. ეს იწვევს დაღლილობის სტრესის დაგროვებას, დაბერების დაჩქარებას და ბზარების გაჩენის რისკს.
5. ქიმიურად გამოწვეული სტრესი
1. კოროზიისა და დაშლის სტრესი:
როდესაც გამდნარი კვარცი ძლიერ ტუტე ხსნარებთან (მაგ., NaOH) ან მაღალი ტემპერატურის მჟავე აირებთან (მაგ., HF) შედის კონტაქტში, ხდება ზედაპირული კოროზია და დაშლა. ეს არღვევს სტრუქტურულ ერთგვაროვნებას და იწვევს ქიმიურ სტრესს. მაგალითად, ტუტე კოროზიამ შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირის მოცულობის ცვლილებები ან მიკრობზარების წარმოქმნა.
2. გულ-სისხლძარღვთა დაავადებებით გამოწვეული სტრესი:
ქიმიური ორთქლის დეპონირების (CVD) პროცესები, რომლებიც საფარებს (მაგ., SiC) აფენს გამდნარ კვარცზე, შეიძლება გამოიწვიოს ზედაპირული დაძაბულობა ორ მასალას შორის თერმული გაფართოების კოეფიციენტებში ან ელასტიურობის მოდულებში არსებული განსხვავებების გამო. გაგრილების დროს, ამ დაძაბულობამ შეიძლება გამოიწვიოს საფარის ან სუბსტრატის დელამინაცია ან ბზარები.
6. შიდა დეფექტები და მინარევები
1. ბუშტები და ჩანართები:
დნობის დროს შემოტანილი ნარჩენი გაზის ბუშტები ან მინარევები (მაგ., მეტალის იონები ან გაუმდნარი ნაწილაკები) შეიძლება სტრესის კონცენტრატორებად იქცეს. ამ ჩანართებსა და მინის მატრიცას შორის თერმული გაფართოების ან ელასტიურობის სხვაობა ქმნის ლოკალიზებულ შიდა სტრესს. ბზარები ხშირად ამ დეფექტების კიდეებზე წარმოიქმნება.
2. მიკრობზარები და სტრუქტურული დეფექტები:
ნედლეულში ან დნობის პროცესში არსებულმა მინარევებმა ან დეფექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს შიდა მიკრობზარები. მექანიკური დატვირთვის ან თერმული ციკლის დროს, ბზარის წვერებზე დაძაბულობის კონცენტრაციამ შეიძლება ხელი შეუწყოს ბზარების გავრცელებას, რაც ამცირებს მასალის მთლიანობას.
გამოქვეყნების დრო: 2025 წლის 4 ივლისი