Вопросы для самопроверки. Что собой представляет бесщелочное стекло?

Что собой представляет бесщелочное стекло?

Что собой представляют платиновые и молибденовые стёкла? Каков их состав?

К какому классу материалов по электрическим свойствам относятся стёкла?

Сравните по оптическим свойствам оптические стёкла и оптические полимеры.

Причины относительно невысокой прочности стёкол и методы, позволяющие повысить прочность

5.2. Ситаллы.

Как следует из вышеизложенного, стёкла даже в специальных условиях кристаллизуются чрезвычайно медленно. Вместе с тем, из этого не следует, что силикатное стекло не может быть получено в кристаллическом состоянии. Это, как правило, достигается введением специальных веществ, являющихся искусственными зародышами кристаллизации. Такие закристаллизованные стёкла называются ситаллами.

Ситаллы – это поликристаллические материалы, получаемые направленной кристаллизацией стекла. Термин «ситалл» образован путём сокращения слов силикат и кристалл. В США этот материал называется «пирокерам». По химическому составу ситаллы отличаются от стёкол тем, что они содержат «каталитические добавки». Эти добавки вызывают появление в стекле после специальной обработки огромного количества центров кристаллизации и тем самым создают условия для образования мелкокристаллической структуры.

Структура ситалла состоит из зёрен одной или нескольких кристаллических фаз, скреплённых стекловидными прослойками.

Свойства ситаллов определяются не столько химическим составом, сколько структурой кристаллических фаз. Фазовый состав кристаллов разнообразен. Это могут быть шпинели, рутил, кварц, кристобалит, кордиерит, перовскит и т.д. Фазовый состав зависит от условий проведения направленной кристаллизации, природы зародышей кристаллизации и состава стекла. Содержание кристаллической фазы в ситаллах зависит от условий кристаллизации и составляет от 30 до 95 %. Размер кристаллов как правило не превышает 1 – 2 мкм.

Такие физико-химические параметры ситаллов, как плотность, ТКЛР, теплопроводность, модуль упругости и диэлектрическая проницаемость обладают свойством аддитивности, т.е. зависят от свойств и содержания фаз. Например, диэлектрическая проницаемость ситаллов может быть рассчитана, исходя из логарифмического закона смешения.

Регулируя в процессе кристаллизации фазовый состав кристаллов и их количество можно создавать материалы с заранее заданными свойствами. Так, для получения конденсаторных ситаллов с высокой диэлектрической проницаемостью добиваются образования в них кристаллов с перовскитовой структурой, обладающей высокой e (титанаты бария, ниобаты и др.).

Такие свойства ситаллов, как жаропрочность, электропроводность, механическая прочность не подчиняются аддитивным закономерностям.

Электроизоляционные свойства ситаллов, как правило, превосходят свойства стёкол того же химического состава: ситаллы имеют более высокое r_v и электрическую прочность, более низкий tgd.

В настоящее время синтезированы ситаллы с самыми разнообразными свойствами: химостойкие, термостойкие, обладающие близким к нулю ТКЛР, высокопрочные, электроизоляционные и др., превосходящие по свойствам лучшие марки стёкол и керамики. Также разнообразны и области применения ситаллов – от конструкционных и строительных материалов до микродеталей радиоэлектроники. В последнем случае важное значение имеют не только высокие электрические свойства ситаллов, но и их повышенная механическая прочность, возможность изменения в необходимых пределах ТКЛР, а также хорошая шлифуемость - до 14 класса чистоты.

В строительстве используют более дешёвые шлакоситаллы, получаемые из доменных шлаков с добавлением кварцевого стекла, глины, сульфата натрия и катализаторов кристаллизации. Они успешно заменяют такие облицовочные материалы, как керамику, мрамор, гранит. Высокая химическая устойчивость шлакоситаллов позволяет применять их в качестве материала, пригодного для эксплуатации в агрессивных средах: кислотах, щелочах, водных растворах различных солей взамен кислотоупорной керамики и плит из каменного литья.

Вопросы для самопроверки.

Какова фазовая структура ситаллов?

Каковы пути регулирования свойств ситаллов?

Области применения ситаллов.

Дата добавления: 2014-12-26