影响玻璃析晶的因素主要有以下四点。
(1)温度:当熔体从Tm冷却时,△T(即过冷度,△T=Tm-T)增大,因此成核和晶体生长的驱动力增大,但是此时黏度随之也增大,成核和晶体生长的阻力增大。为此,成核速度与△T的关系曲线与及晶体生长与△T的关系曲线都出现峰值,两条曲线都是先上升然后下降。在上升阶段,△T的驱动作用占主导地位,而在下降阶段则是黏度的阻碍作用占优势。两个峰值的位置主要由玻璃的化学组成和结构决定,并可通过试验测出。如果目的在于析晶(如微晶玻璃),则应先在适当温度下成核,然后升温以促进晶核长大至适当尺寸。
(2)黏度,当温度较低时(即远在Tm以下时),黏度对质点扩散的阻碍作用限制着结晶速度,尤其是现在晶核生长速度,试验证明,随着SiO2含量的增加,玻璃结晶线速度相应减小,显然,这是由于SiO2含量增大,导致玻璃黏度增大的缘故。
(3)杂质:加入少量杂质可能会促进结晶,因为杂质引起成核作用,还会增加界面处的流动度,使晶核更快地长大。杂质往往富集在分相玻璃的一相中,富集到一定浓度,会促使这些微相非晶相转化为晶相。在一些硅酸盐和硒酸盐熔体中,水能增大熔体的流动度,因而有促进结晶的作用。
(4)界面自由能:固液界面自由能越小,则晶核的生长所需能力越低,因而结晶速度越大。加入外来物,杂质和分相等都可以改变界面能,因此可以促进或抑制结晶过程。