A3 Entglasung (unerwünschte Kristallisation)

Thema

Dieses Glas kann bei Überhitzung oder längerem Einsatz bei hohen Temperaturen eine unerwünschte Kristallisation, die sogenannte Entglasung, erfahren. Überhitzung oder längerer Einsatz bei hohen Temperaturen lösen diese Entglasung aus, wodurch Kristallisationskeime in der eigentlich amorphen Struktur entstehen. Diese Keime wachsen dann im Glas zu Kristalliten heran.

Der Anteil des Glases, der auf diese Weise kristallisiert, nimmt mit der Zeit und der Temperatur zu, wie die Avrami-Gleichung beschreibt. Diese Gleichung beschreibt eine Kurve, die zunächst langsam ansteigt, solange noch wenige Kristallisationskeime vorhanden sind. Dann beschleunigt sie sich mit dem Wachstum dieser Keime und dem Auftreten neuer Keime und flacht schließlich gegen Ende wieder ab, wenn nur noch wenig amorphes Glas zur Umwandlung vorhanden ist. Höhere Temperaturen führen dazu, dass dieser kristallisierte Anteil im gleichen Zeitraum schneller wächst; umgekehrt führt ein längeres Zeitintervall bei gleicher Temperatur zu einem größeren kristallisierten Anteil.

Die Bildung dieser Kristallite im Glas während des Wachstums des kristallisierten Anteils verursacht den Transparenzverlust des Glases durch Rayleigh-Streuung. Jedes Kristallit besitzt einen vom umgebenden amorphen Glas abweichenden Brechungsindex. Nähert sich die Größe dieser Kristallite der Wellenlänge des sichtbaren Lichts, streut dieser Unterschied im Brechungsindex das Licht, anstatt es geradlinig durchzulassen. Ein höherer Anteil kristallisierten Glases verstärkt diese Lichtstreuung und führt somit zu einem größeren Transparenzverlust.

Daher verwendet dieses Modell, das ursprünglich die Entglasung thematisierte, dieselben Gleichungen wie ein anderes Modell dieser Reihe, um mithilfe von Avrami die Keimbildungsrate und den Kristallisationsgrad während eines gezielten Herstellungsprozesses zu beschreiben. Hier werden sie jedoch umgekehrt angewendet, nämlich als eine Störung, die beim Wiedererhitzen oder im Langzeitgebrauch des Glases auftritt, anstatt als ein kontrollierter Herstellungsprozess. Die Tatsache, dass dieselben Gleichungen in einem Modell einen erwünschten Prozess und in diesem anderen Modell eine unerwünschte Störung beschreiben, bedeutet, dass der Unterschied zwischen den beiden Modellen nicht in den gemeinsamen mathematischen Grundlagen liegt, sondern darin, ob die Kristallisation kontrolliert erfolgt oder nicht.

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