影響玻璃析晶的因素
(1) 溫度
當熔體從Tm冷卻時,ΔT (即過冷度,Tm-T)增大,因而成核和晶體生長的驅動力增大;但是,與此同時,粘度隨著上升,成核和晶體生長的阻力增大。為此,成核速度和ΔT的關系曲線以及晶體長大和ΔT的關系曲線都出現峰值,兩條曲線都是先上升然后下降。在上升階段,ΔT的驅動作用占主導地位,而在下降階段則是粘度的阻礙作用占優勢。兩個峰值的位置主要由玻璃的化學組成和結構決定,并可通過實驗測出。如果目的在于析晶(如微晶玻璃)則應先在適當溫度成核,然后升溫以促進晶核長大至適當尺寸。
(2) 粘度
當溫度較低時(即遠在Tm點以下時),粘度對質點擴散的阻礙作用限制著結晶速度,尤其是限制晶核長大的速度。隨著SiO2含量的增大,曲線位置依次往下移動,說明玻璃的結晶速度相應減小。顯然這是由于粘度隨SiO2含量而增大的結果。
(3) 雜質
加入少量雜質可能會促進結晶,因為雜質引起成核作用,還會增加界面處的流動度,使晶核更快地長大。雜質往往富集在分相玻璃的一相中,富集到一定濃度,會促使這些微相由非晶相轉化為晶相。在一些硅酸鹽和硒酸鹽熔體中,水能增大熔體的流動度,因而有促進結晶的作用。
(4) 界面能
固液界面能越小,則核的生長所需能量越低,因而結晶速度越大。加入外來物,雜質和分相等都可以改變界面能,因此可以促進或抑制結晶過程。