熔融石英（石英玻璃）制备及应用

纯净的石英熔体在过冷条件下得到的一种非晶态二氧化硅，称为熔融石英或石英玻璃。它分为透明和不透明两种。透明熔融石英由水晶石[最纯的石英晶体称为水晶，w（SiO₂）＞99.95%，外形呈六方柱锥体]经氢氧焰或电阻炉熔融，随后迅速冷却而得，其价格昂贵，在熔模铸造中用作陶瓷型芯的基本材料。不透明熔融石英是采用普通优质硅砂[w（SiO₂）＞99%]，在电弧炉或碳极电阻炉中熔融，随后迅速冷却而制得的，其纯度比普通硅石要高得多，是一种良好的熔模铸造用耐火材料。

熔融石英的熔点约为1713℃，其线胀系数很低，在100～1200℃的温度范围内，其值仅在（0.51～0.635）×10^-6K^-1之间变化（见表2-19），几乎是所有的耐火材料中熔融石英线胀系数最小的。它具有非常良好的热震稳定性（耐急冷急热性），可从1100℃高温突然放入20℃水中而毫无损伤，加热至1300℃还可在空气中急剧冷却，所以熔融石英型壳和型芯在熔烧和浇注过程中不会因温度剧变而破裂，巨由于熔融石英的线胀系数很小，故用作制壳材料有利于提高铸件的尺寸精度。

表2-19 熔融石英（石英玻璃）的线胀系数

透明熔融石英的密度为2.21g/cm³，不透明熔融石英的密度为2.02～2.18g/cm³。熔融石英的抗压强度极高，抗弯、抗拉强度也较高（见表2-20）。当含有较大气泡、外来夹杂物、熔化不均匀以及存在内部应力等缺陷时，其力学性能会下降。(www.xing528.com)

表2-20 熔融石英的力学性能

熔融石英对于酸性物质有较好的化学稳定性，除氢氟酸和热磷酸外，任何浓度的有机酸和无机酸，甚至在高温下也几乎不能浸蚀熔融石英，其耐酸性胜过一切耐酸金属与合金，以及一般有机耐酸材料。但熔融石英对碱和碱性盐的抵抗能力较差，不适合在强碱介质中应用，可采用氢氧化钠或氢氧化钾等强碱热溶液将其溶解（生成可溶性硅酸盐）。

熔融石英在高温状态（1100℃以上）长期使用，会逐渐转变为α方石英，有结晶现象产生，称为高温析晶（出现白点）。这使石英玻璃会变得不透明。当温度降低到低温时，α方石英又会转变为β方石英，发生体积变化（-3.7%），巨会促使产生裂纹和剥落。杂质含量是产生析晶的主要因素。近年来，国产熔融石英的抗结晶性能已有显著提高。