SHPORA.net :: PDA

Login:
регистрация

Main
FAQ

гуманитарные науки
естественные науки
математические науки
технические науки
Search:
Title: | Body:

Ситаллы — стеклокристаллические материалы (СИликат - крисТАЛЛ), поучаемые в результате объемной управляемой кристаллизации стекла (специально подобранного состава).


Ситаллы — стеклокристаллические материалы: аморфнокристаппические вещества; продукт кристаллизации стекла; стеклокерамика.

За рубежом ситаллы назвали пирокерамами(пир о с — огонь, кер амос — глиняный: основа - MgO - АlОз - Si02), подчеркивая, что ситаппы занимают некое промежуточное положение между стеклами и керамикой (от стекол они отличаются поликристаллическим строением, от керамики — более тонкой и однородной микрокристаллической структурой). Замечания:

1. Кристаллизация стекла является стимулируемой, управляемой и регулируемой. Иногда употребляется термин — ситаллизация. Стремление избавиться от ряда недостатков стекол (как материала для ИЭТ) и преодолеть основной недостаток стекол — сравнительно низкую устойчивость к механическим и термическим воздействиям — привело, в свое время, к созданию стеклокристаллических материалов с помощью управляемой (регулируемой и стимулируемой) кристаллизации стекла.

2. Стекло (подбор) специального состава. Получение ситаллов путем кристаллизации обычных стекол затруднительно. При температурах, близких к температурам стеклования (сравнительно низких) расплавы такого стекла имеют еще сравнительно низкую вязкость; она препятствует росту центров кристаллизации (требуется значительное время для формирования кристаллических структур). Кристаллизация же этого стекла при высоких (сравнительно высоких) температурах может вызывать деформирование изделий и не позволяет обеспечить необходимую микроструктуру.

3. Технологически необходимо (управление, регулирование, стимулирование):

a. стимулирование образования большого числа центров кристаллизации по всему объему;

b. получение однородной микрокристаллической структуры (т.е. опять же по всему объему),

4. Катализаторы —добавки, ускоряющие объемную кристаллизацию (влияние катализаторов очень разнообразно и весьма сильное, например: очень малые добавки С г2О3, В2О3, Na2О , NiO к основному катализатору TiO2 помимо ускорения процесса кристаллизации меняют очередность вьпадения фаз):

a. Сu Al, Au, Si, Pt;

b. Ti02, P205, Cr203, 2Ю2, ZnO , SMD2, W03, M0O3, Ge02;

c. фториды, селениды, сульфиды;

d. галоиды, сульфаты, углерод, оксиды некоторых ЩЗМ (La);

e. комбинированные (смеси).





Структура (микроструктура) ситаллов

* кристаллическая фаза: - одна или не сколько кристаллических фаз, равномерно распределенных £ стекловидной фазе; размер микрокристаплов менее 1 мкм (0,001...!); содержание кристаллической фазы от25 до 95 % по объему;

* стекловидная фаза,

Замечания: т.е. ситаллы можно рассматривать и как аморфнокристаллические вещества, и как композиционные материалы; при создании ситаллов реализуется один из основных принципов материаловедения (композиционных материалов) — создание в объеме конструкционного материала, обладающего комплексом заданных свойств, гетерогенных дискретных структур.

Химический состав снталлов

* общее (практически для всех широко распространенных ситаллов) - в составе стекол, используемых для получения ситаллов: Li2O, АlОз, S1O2, MgO, CaO ;

* о т.е. основа ситаллов — неорганические стекла (таких составов, которые способны к пере охлаждению практически без кристаппиз ации);

* катализ аторы (вьпле указ анные);

* Замечаниe: катализаторы и нукпеаторы имеют кристаллическую решетку, подобную решетке выделяющейся из стекла кристаллической фазы; при определенных условиях (прежде всего — температурных) образуют центры кристаллизации, приводя к равномерному закристалпизовыванию всей «массы»;

* нуклеаторы - сопи светочувствительных металлов (Си, А1, Аи) - коллоидные красители (цвета — от белого до коричневого);

* глушители (устранение прозрачности) — фтористые и фосфатные соединения, TiO2 ;

Свойства ситаппов определяются (благодаря мелкозернистой структуре):

* природой оксидов, образующих кристаллическую и стекловидную фазу фазы;

• количе ста енным с о отношением этих ф аз.

Подбором состава стекла, содержащего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объемную кристаллизацию (кристаллизаторы, нуклеаторы), можно запроектировать соответствующие кристаллическую и стекловидную фазы. Известно более 1000 составов различных ситаппов, как на силикатной, так и на другой основе. Например:





Таблица



Некоторые свойства ситаппов (характеристика в сравнении со стеклами):

• повьпленные пр очно ста (особ енно на изгиб) и плотно ста;

• повьппенные натр ев о стойко ста и теппопр ОБ ОДНО ста;

• вьппе темпер ату р а р азмягчения (начала де ф ормации); т. е. сужается диапаз он темпер ату р «р азмягчение - плавление»;

• ТКЛР (как правило, невысокий) очень сильно зависит от степени кристаллизации (25..95% объема);

• снижена пр озр ачно ста и пористо ста (расе еяние ев ета на гр аницах з ер ен);

• хорошо обрабатываются.

Общие свойства ситаппов (для большинства ситаппов)