A3 Dévitrification (cristallisation indésirable)

Topique

Ce verre, lorsqu'il est surchauffé ou soumis à une exposition prolongée à haute température, peut subir une cristallisation indésirable : la dévitrification. La surchauffe ou une exposition prolongée à haute température déclenche cette dévitrification, provoquant l'apparition de germes de cristallisation au sein de ce qui devrait rester une structure amorphe. Ces germes croissent ensuite pour former des cristallites dans le verre.

La fraction de verre qui cristallise de cette manière augmente avec le temps et la température, comme le décrit l'équation d'Avrami. Cette équation décrit une courbe qui croît initialement lentement tant que le nombre de germes de cristallisation est faible, puis s'accélère à mesure que ces germes croissent et que de nouveaux apparaissent, et enfin ralentit à nouveau vers la fin, lorsqu'il ne reste que peu de verre amorphe à transformer. À température plus élevée, cette fraction cristallisée croît plus rapidement sur une même durée ; inversement, à température égale, des intervalles de temps plus longs entraînent une fraction cristallisée plus importante.

La formation de ces cristallites au sein du verre, à mesure que la fraction cristallisée augmente, est à l'origine de la perte de transparence due à la diffusion Rayleigh. Chaque cristallite possède un indice de réfraction différent de celui du verre amorphe environnant. Lorsque la taille de ces cristallites approche la longueur d'onde de la lumière visible, cette différence d'indice de réfraction diffuse la lumière au lieu de la laisser passer en ligne droite. Plus la fraction cristallisée de verre est importante, plus cette diffusion est intense et, par conséquent, plus la perte de transparence est grande.

Ainsi, ce modèle, qui aborde initialement la dévitrification, utilise les mêmes équations qu'un autre modèle de cet ensemble pour décrire, à l'aide de la formule d'Avrami, la vitesse de nucléation et la fraction cristallisée lors d'un processus de fabrication contrôlé. Cependant, il les utilise ici à l'inverse, pour décrire une pathologie survenant lors du réchauffage ou d'une utilisation prolongée du verre, et non pour décrire un processus de fabrication maîtrisé. Le fait que les mêmes équations décrivent, dans un modèle, un processus souhaité, et dans l'autre, une pathologie indésirable, signifie que la différence entre les deux modèles ne réside pas dans les mathématiques qu'ils partagent, mais dans le fait que cette cristallisation se produise ou non de manière contrôlée.

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