1. Hoztean zeharreko tentsio termikoa (arrazoi nagusia)
Kuartzo urtuak tentsioa sortzen du tenperatura-baldintza ez-uniformeetan. Edozein tenperaturatan, kuartzo urtuaren egitura atomikoak konfigurazio espazial nahiko "optimoa" lortzen du. Tenperatura aldatzen den heinean, atomoen arteko tartea horren arabera aldatzen da; fenomeno horri hedapen termikoa deritzo. Kuartzo urtua modu irregularrean berotzen edo hozten denean, hedapen ez-uniformea gertatzen da.
Tentsio termikoa normalean sortzen da eskualde beroenek hedatzen saiatzen direnean, baina inguruko eremu hotzagoek mugatzen dituztenean. Horrek konpresio-tentsioa sortzen du, eta normalean ez du kalterik eragiten. Tenperatura beira biguntzeko bezain altua bada, tentsioa arindu daiteke. Hala ere, hozte-abiadura azkarregia bada, biskositatea azkar handitzen da, eta barne-egitura atomikoak ezin du denboran egokitu tenperatura jaisten ari den horretara. Horrek trakzio-tentsioa sortzen du, eta horrek askoz ere litekeena da hausturak edo huts egitea eragitea.
Tentsio hori areagotu egiten da tenperatura jaisten den heinean, hozte-prozesuaren amaieran maila altuetara iritsiz. Kuartzozko beirak 10^4.6 poise-tik gorako biskositatea lortzen duen tenperaturari deitzen zaiotentsio-puntuaPuntu honetan, materialaren biskositatea hain da altua, ezen barne-tentsioa blokeatuta geratzen baita eta ezin baita gehiago desagerrarazi.
2. Fase-trantsiziotik eta egitura-erlaxaziotik eratorritako tentsioa
Metaegonkorra den egitura-erlaxazioa:
Urtutako egoeran, kuartzo urtuak atomoen antolamendu oso desordenatua erakusten du. Hoztean, atomoak konfigurazio egonkorrago baterantz erlaxatzeko joera dute. Hala ere, beirazko egoeraren biskositate handiak atomoen mugimendua oztopatzen du, barne-egitura metaegonkor bat sortuz eta erlaxazio-tentsioa sortuz. Denborarekin, tentsio hori poliki-poliki askatu daiteke, fenomeno hau bezala ezagutzen da:beira zahartzea.
Kristalizazio joera:
Kuartzo urtua tenperatura-tarte jakin batzuetan (kristalizazio-tenperaturaren inguruan, adibidez) denbora luzez mantentzen bada, mikrokristalizazioa gerta daiteke; adibidez, kristobalita mikrokristalen prezipitazioa. Fase kristalino eta amorfoen arteko bolumen-desadostasunak sortzen dufase-trantsizio tentsioa.
3. Karga mekanikoa eta kanpoko indarra
1. Prozesamendutik eratorritako estresa:
Ebaketa, artezketa edo leunketa prozesuan aplikatzen diren indar mekanikoek gainazaleko sarearen distortsioa eta prozesatzeko tentsioa eragin dezakete. Adibidez, artezketa-gurpil batekin ebakitzean, bero lokalizatuak eta ertzean dagoen presio mekanikoak tentsio-kontzentrazioa eragiten dute. Zulatzeko edo zirrikituak egiteko teknika desegokiek tentsio-kontzentrazioa sor dezakete koskatan, eta horiek pitzadura-hasiera puntu gisa balio dute.
2. Zerbitzu-baldintzek eragindako estresa:
Egitura-material gisa erabiltzen denean, kuartzo urtuak makroeskalako tentsioa jasan dezake presioa edo tolestura bezalako karga mekanikoen ondorioz. Adibidez, kuartzozko beirazko ontziak tolestura-tentsioa garatu dezake eduki astunak edukitzean.
4. Kolpe termikoa eta tenperaturaren gorabehera azkarrak
1. Berotze/hozte azkarraren ondoriozko berehalako tentsioa:
Kuartzo urtuak hedapen termikoko koefiziente oso baxua badu ere (~0.5×10⁻⁶/°C), tenperatura aldaketa azkarrek (adibidez, giro-tenperaturatik tenperatura altuetara berotzeak edo izotz-uretan murgiltzeak) tokiko tenperatura-gradiente malkartsuak sor ditzakete oraindik. Gradiente hauek bat-bateko hedapen edo uzkurdura termikoa eragiten dute, berehalako tentsio termikoa sortuz. Adibide ohikoa laborategiko kuartzozko ontzien haustura da, kolpe termikoaren ondorioz.
2. Neke Termiko Ziklikoa:
Tenperatura-gorabehera errepikatu eta luzeen eraginpean dagoenean —adibidez, labeen estalkietan edo tenperatura altuko leihoetan—, kuartzo urtuak hedapen eta uzkurdura ziklikoak jasaten ditu. Horrek nekearen tentsioaren metaketa dakar, zahartzea bizkortzen du eta pitzadurak izateko arriskua.
5. Kimikoki eragindako estresa
1. Korrosio eta Disoluzio Tentsioa:
Kuartzo urtua disoluzio alkalino sendoekin (adibidez, NaOH) edo tenperatura altuko gas azidoekin (adibidez, HF) kontaktuan jartzen denean, gainazaleko korrosioa eta disoluzioa gertatzen dira. Horrek egitura-uniformetasuna eten eta tentsio kimikoa eragiten du. Adibidez, alkali-korrosioak gainazaleko bolumen-aldaketak edo mikroarrailen eraketa ekar ditzake.
2. GBEek eragindako estresa:
Kuartzo urtuaren gainean estaldurak (adibidez, SiC) metatzen dituzten lurrun kimiko bidezko deposizio (CVD) prozesuek gainazaleko tentsioa sor dezakete bi materialen arteko hedapen termikoaren koefizienteen edo modulu elastikoen arteko desberdintasunengatik. Hoztean, tentsio horrek estalduraren edo substratuaren delaminazioa edo pitzadurak eragin ditzake.
6. Barneko akatsak eta ezpurutasunak
1. Burbuilak eta inklusioak:
Urtzean sartzen diren gas-burbuila hondarrek edo ezpurutasunek (adibidez, ioi metalikoak edo urtu gabeko partikulak) tentsio-kontzentratzaile gisa balio dezakete. Inklusio horien eta beira-matrizearen arteko hedapen termiko edo elastikotasun desberdintasunek barne-tentsio lokalizatua sortzen dute. Pitzadurak askotan inperfekzio horien ertzetan hasten dira.
2. Mikroarrailak eta egitura-akatsak:
Lehengaian edo urtze-prozesuan dauden ezpurutasunek edo akatsek barneko mikroarrailak sor ditzakete. Karga mekaniko edo ziklo termikoen pean, arrailduren puntetan dagoen tentsio-kontzentrazioak arrailduren hedapena sustatu dezake, materialaren osotasuna murriztuz.
Argitaratze data: 2025eko uztailak 4