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29ZB3-04084問答
  鋼化玻璃內(nèi)部的硫化鎳膨脹是導致鋼化玻璃自爆的主要原因。玻璃經(jīng)鋼化處理后,表面層形成壓應力。內(nèi)部板芯層呈張應力,壓應力和張應力共同構(gòu)成一個平衡體。玻璃本身是一種脆性材料,耐壓但不耐拉,所以玻璃的大部分破碎是張應力引發(fā)的。   鋼化玻璃中硫化鎳晶體發(fā)生相變時,其體積膨脹,處于玻璃板芯張應力層的硫化鎳膨脹使鋼化玻璃內(nèi)部產(chǎn)生更大的張應力,當張應力超過玻璃自身所能承受的極限時,就會導致鋼化玻璃自爆。國外研究證明:玻璃主料石英砂或砂巖帶入鎳,燃料及輔料帶入硫,在1400℃~1500℃高溫熔窯燃燒熔化形成硫化鎳。當溫度超過1000℃時,硫化鎳以液滴形式隨機分布于熔融玻璃液中。當溫度降至797℃時,這些小液滴結(jié)晶固化,硫化鎳處于高溫態(tài)的α-NiS晶相(六方晶體)。當溫度繼續(xù)降至379℃時,發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變成為低溫狀態(tài)的β-NiS(三方晶系),同時伴隨著2.38%的體積膨脹。這個轉(zhuǎn)變過程的快慢,既取決于硫化鎳顆粒中不同組成物(包括Ni7S6、NiS、NiS1.01)的百分比含量,還取決于其周圍溫度的高低。如果硫化鎳相變沒有轉(zhuǎn)換完全,則即使在自然存放及正常使用的溫度條件下,這一過程仍然繼續(xù),只是速度很低而已。   當玻璃鋼化加熱時,玻璃內(nèi)部板芯溫度約620℃,所有的硫化鎳都處于高溫態(tài)的α-NiS相。隨后,玻璃進入風柵急冷,玻璃中的硫化鎳在379℃發(fā)生相變。與浮法退火窯不同的是,鋼化急冷時間很短,來不及轉(zhuǎn)變成低溫態(tài)β-NiS而以高溫態(tài)硫化鎳α相被“凍結(jié)”在玻璃中??焖偌崩涫共AУ靡凿摶纬赏鈮簝?nèi)張的應力統(tǒng)一平衡體。在已經(jīng)鋼化了的玻璃中硫化鎳相變低速持續(xù)地進行著,體積不斷膨脹擴張,對其周圍玻璃的作用力隨之增大。鋼化玻璃板芯本身就是張應力層,位于張應力層內(nèi)的硫化鎳發(fā)生相變時體積膨脹也形成張應力,這兩種張應力疊加在一起,足以引發(fā)鋼化玻璃的破裂即自爆。   簡單的說,鎳元素在高溫狀態(tài)下非常的小,但在常溫狀態(tài)下,又會變大。鋼化玻璃在加熱過程中鎳元素會變小,但在急速冷卻時并沒有來及變回到常溫狀態(tài)時的體型,所以鋼化玻璃會自爆。國家規(guī)定,鋼化玻璃的自爆率為3‰。
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