Стекла - Неметаллические материалы
Неорганическое стекло - это однородное аморфное вещество, получаемое при затвердевании расплава оксидов. Оно не имеет определенной точки плавления или затвердевания и при охлаждении переходит из расплавленного, жидкого состояния в высоковязкое состояние, а затем в твердое, сохраняя при этом неупорядоченность и неоднородность внутреннего строения.
В составе стекла могут присутствовать оксиды трех типов: стеклообразующие, модифицирующие и промежуточные. Стеклообразующими являются оксиды кремния, бора, фосфора, германия, мышьяка. К модифицирующим оксидам относятся оксиды щелочных (Na, К) и щелочноземельных (Са, Мg, Ва) металлов. Модифицирующие оксиды вводят в процессе варки стекол. Глинозем А1203 повышает механическую прочность, а также термическую и химическую стойкость стекол. При добавке В203 повышается скорость стекловарения, улучшается осветление и уменьшается склонность к кристаллизации. Оксид свинца РbО, вводимый главным образом при изготовлении оптического стекла и хрусталя, повышает показатель светопреломления. Оксид цинка ZnO понижает температурный коэффициент линейного расширения стекла, благодаря чему повышается его термическая стойкость. Промежуточными являются оксиды алюминия, свинца, титана, железа, которые могут замещать часть стеклообразующих оксидов.
Технологические добавки, вводимые в состав стекол, делят по их назначению на следующие группы:
Осветлители - вещества, способствующие удалению из стекломассы газовых пузырей (сульфат натрия, плавиковый шпат);
Обесцвечиватели - вещества, обесцвечивающие стекольную массу;
Глушители - вещества, делающие стекло непрозрачным.
Стеклообразующие оксиды (например, SiO2, А1203, В2О3, Р203) образуют пространственную сетку из однородных звеньев-полиэдров, а модифицирующие оксиды, располагаясь внутри ячеек сетки, ослабляют или разрывают связи в стеклообразующих оксидах и снижают прочисть, термо - и химическую стойкость стекла, но позволяют регулировать температуру его размягчения и другие свойства.
Химический состав стекла можно изменять в широких пределах, поэтому и свойства стекла могут быть различными. По химическому составу в зависимости от природы стеклообразующих оксидов различают силикатное, алюмосиликатное, боросиликатное, алюмоборосиликатное и другие виды стекла.
В зависимости от содержания модификаторов стекло может быть щелочным и бесщелочным.
По назначению различают строительное (оконное, стеклоблоки), бытовое (стеклотара, посуда) и техническое (оптическое, электротехническое, химическое и др.) стекло.
Основные свойства стекла
Свойства неорганических стекол изотропны. К основным свойствам носятся:
Плотность - 2200 - 6500 кг/м3 (для стекол с оксидами свинца - до 8000 кг/м3);
Температуры для промышленных стекол:
- - стеклования - 425-600 °С; - размягчения - 600-800 °С;
Коэффициент теплопроводности - 0,7-15 Вт/(м-К);
Температурный коэффициент линейного расширения: для кварцевых стекол - 5,6-107°С-1; для строительных стекол - 9,0-108°С-1;
* уСж=500-2000 МПа; уРаст=30-90МПа; уИзг.= 50-150 МПа.
Более высокие прочностные характеристики имеют стекла бесщелочного состава и кварцевые:
Модуль сдвига (2-3)-104 МПа;
Модуль Юнга (7-7,5)-104 МПа;
Коэффициент Пуассона 0,184-0,26;
Твердость 5-7 ед. по Моосу;
Ударная вязкость - 1,5-2,5 кДж/м2;
Удельное электросопротивление - 1012-1018 Ом-см;
Диэлектрическая проницаемость - 3,5-16;
Полупроводниковые свойства;
Химическая стойкость;
Высокие оптические свойства.
По оптическим свойствам различают прозрачное, окрашенное, бесцветное и рассеивающее свет стекла.
К потребительским свойствам неорганических стекол относятся прозрачность, высокая стойкость к атмосферным воздействиям, водо - и воздухонепроницаемость, термостойкость. Термостойкость стекла характеризует его долговечность в условиях резких изменений температуры и определяется разностью температур, которую стекло может выдержать без разрушения при резком охлаждении в воде (t=0 °С). Для большинства видов стекол термостойкость колеблется от 90 до 170 °С, а для кварцевого стекла она составляет 800-1000 °С.
Стекло поддается механической обработке: его можно пилить циркулярными пилами с алмазной набивкой, обтачивать победитовыми резцами, резать алмазом, шлифовать, полировать.
Способы воздействия на неорганические стекла определяются необходимостью нейтрализовать дефектный поверхностный слой. Их можно разделить на четыре группы: механическая обработка (полирование), химическая обработка (травление), термическая обработка (закалка), химико-термическая обработка. Так, закалка, при которой можно получить анизотропию свойств, и химико-термическая обработка стекла в несколько раз повышают показатели прочности и ударную вязкость, а также увеличивают термостойкость. Травление закаленного неорганического стекла плавиковой кислотой способствует удалению поверхностных дефектов и также повышает прочность и термостойкость.
Неорганические стекла классифицируются по виду стеклообразующего вещества, виду модификаторов, технологии изготовления и назначению.
По виду стеклообразующего вещества неорганические стекла делятся на силикатные (SiO2), алюмосиликатные (А1203-SiO2), боросиликатные (В203-SiO2), алюмоборосиликатные (А1203-В205-SiO2), алюмофосфатные (А1203-Р205), халъкогенидные (например, Аs31Gе30Sе21Те180), галогенидные и другие стекла.
По виду модификаторов различают щелочные, бесщелочные и кварцевые неорганические стекла. Прочность щелочных стекол под действием влаги уменьшается вдвое, так как вода выщелачивает стекло. При этом, образуются щелочные растворы, которые расклинивают стекло, вызывая появление микротрещин в поверхностном слое.
По технологии изготовления неорганическое стекло может быть получено выдуванием, литьем, штамповкой, вытягиванием в листы, трубки, волокна и др. Стекло выпускается промышленностью в виде готовых изделий, заготовок и отдельных деталей.
По назначению неорганические стекла делятся на техническое, строительное и бытовое (стеклотара, посудное, бытовое и др.).
Похожие статьи
-
Стекло - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
C:Documents and SettingsСvetaLocal SettingsTempRar$DI00.922Все для материаловеденияСтеклоСтеклышко1.htm - word0000#word0000 Стекло, твердый аморфный...
-
Бетон - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
Бетон (франц. b ton), искусственный каменный материал, получаемый из рационально подобранной смеси вяжущего вещества (с водой, реже без нее),...
-
Композиционные материалы - Неметаллические материалы
Композиционные или композитные материалы - материалы будущего. После того как современная физика металлов подробно разъяснила нам причины их...
-
Резины - Неметаллические материалы
Резиной называется продукт специальной обработки (вулканизации) смеси каучука и серы с различными добавками. Вулканизация - превращение каучука в резину,...
-
Цемент - Стекло и строительные материалы на основе минеральных вяжущих веществ
Цемент -- собирательное название большой группы порошкообразных вяжущих веществ (преимущественно гидравлических), способных при смешивании с водой...
-
Минеральные вяжущие вещества - строительные материалы для изготовления бетонов и растворов. Минеральные вяжущие вещества (обычно порошкообразные) при...
-
Истинная плотность полуводного гипса 2,65-2,75 г/см3. По срокам схватывания гипс делят на 3 группы (А, Б, В) Вид гипса Начало схватывания Конец...
-
Схема строения стекла. - История стекла
Как материал стекло широко используется в различии областях народного хозяйства, В соответствии с назначением известны разнообразные виды стекла: оконное...
-
Стеклообразующие полимеры (материалы) Стекло является основным материалом для производства стеклянной тары. Стекло химически инертно и непроницаемо для...
-
Резервуар предназначен для работы в условиях Крайнего Севера, Западной Сибири и Дальнего Востока. Для этих районов характерны длительные периоды с...
-
Для изготовления рельсов можно применять конструкционные улучшаемые стали. Учитывая, что по техническим требованиям требуются высокие характеристики,...
-
Виды известняка по происхождению - Разработка технологии получения строительного материала
Чистые известняки - белого или светло-серого цвета, примеси органических веществ окрашивают карбонат кальция в черный и темно-серый цвета, а окислы...
-
Состав материалов должен обеспечивать получение в отливке заданных физико-механических и физико-химических свойств; свойства и структура должны быть...
-
Магний - металл серебристо-белого цвета с плотностью 1,74 Мг/м3 и температурой плавления 651 С; имеет гексагональную плотноупакованную кристаллическую...
-
Основы современной технологии стекла. - История стекла
Технология получения стекла состоит из двух производственных циклов. Цикл технологии стекломассы включает операции: А) подготовки сырых материалов; Б)...
-
Литература - Неметаллические материалы
1. Лахтин Ю. М. Материаловедение: учеб. для втузов. - изд-е 5-е. стереотип. / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьева. - М.: Издательский дом Альянс, 2009. - 527...
-
В районах Средней Азии и Закавказья применяют местные вяжущие ганч и гожу. Их получают из пород, содержащих гипс и глину. Эти вяжущие используют для...
-
Конструкционные материалы - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Конструкционные материалы, материалы, из которых изготовляются детали конструкций (машин и сооружений), воспринимающих силовую нагрузку. Определяющими...
-
Низколегированные стали, с содержанием углерода до 0.25 %, относятся к сталям, хорошо сваривающимся практически всеми видами сварки. Основное требование...
-
Стальной аппарат с мешалкой. Он состоит из корпуса и перемешивающего устройства с приводом. Корпус! включает в себя: цилиндрическую обечайку с приварным...
-
Материалы обладают отличающимися друг от друга свойствами, каждое из них зависит от особенностей внутреннего строения материала. Материаловедение как...
-
Материалы, применяемые для изготовления сушилки - Барабанная сушилка
При выборе и создании аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса,...
-
Жидкие синтетические диэлектрики. - Электроизоляционные материалы
Для пропитки конденсаторов с целью получения повышенной емкости в данных габаритных размерах конденсатора желательно иметь жидкий полярный диэлектрик с...
-
Практическое использование аморфных сплавов - Принцип получения аморфных материалов
Использование аморфных сплавов в качестве диффузионных барьеров устройств привело к тому, что линейные размеры токоведущих дорожек, контактных площадок и...
-
Материалы - Выбор вида шланга для применения в конкретном производстве
Основные свойства материалов Основные свойства химических высокомолекулярных материалов, из которых изготавливаются гибкие шланги. Поливинилхлорид (ПВХ)...
-
Кислоты - Материалы для изготовления ювелирных украшений
Серная кислота Ri>S04 -- маслянистая, бесцветная, тяжелая жидкость; смешивается с водой в любых соотношениях, выделяя при этом много тепла; при...
-
Общая характеристика металлов - Металлические сплавы как основа конструкционных материалов
Физические свойства металлов и сплавов 1) Пластичность - способность изменять форму при ударе, вытягиваться в проволоку, прокатываться в тонкие листы. В...
-
Сварочную проволоку выбирают в соответствии с химическим составом основного металла. Химический состав основного металла и металла шва должны быть...
-
Выбор материала изделия. Обоснование катетов сварных швов Материал изделия для изготовления сварной конструкции, необходимо выбирать в зависимости от...
-
Введение, Характеристика готового продукта - Разработка технологии получения строительного материала
В данной курсовой работе "разработка технологии получения строительного материала" мы будем рассматривать следующие решения задач, для достижения цели:...
-
Основную часть сортамента нераспыляемых газопоглотителей как отечественного, так и зарубежного производства составляют высокотемпературные...
-
Для повышения прочности труб из полимеров применяют армирование. Для их изготовления в качестве основы применяют эпоксидные и феноловые смолы, полиэфиры...
-
Химический состав стекла. - История стекла
Карбонат кальция, подобно соде, при сплавлении с песком взаимодействует с ним, образуя силикат кальция и двуокись углерода. При сплавлении с избытком...
-
Сырьем для производства гипсовых вяжущих веществ служит природный гипс (CaSO4-2H2O), реже природный ангидрит (CaSO4), а также гипсосодержащие отходы...
-
Выбор материалов для всех элементов механизма - Проектирование домкрата
Материалы винтов должны обладать высокой износостойкостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью. Таким требованиям лучше всего отвечают стали....
-
Нанотехнологии являются новым весьма эффективным направлением развития конструкционных материалов. Наноструктурные объемные материалы отличаются большой...
-
Материалы, применяемые при сварке - Технология и техника сварки
Электроды: ввиду большого разнообразия применяемых покрытий делятся на типы не по составу покрытий, а по назначению электродов и механическим свойствам...
-
Выбор материала при проектировании конструкции кузова инновационного подвижного состава обусловлен тенденций современного вагоностроения направленного на...
-
Воскообразные диэлектрики. - Электроизоляционные материалы
Давший название группе материалов пчелиный воск для электрической изоляции в настоящее время не используется. Воскообразные диэлектрики представляют...
-
Растительные масла. - Электроизоляционные материалы
Растительные масла - вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений. Из этих масел особенно важны высыхающие масла, способные под воздействием...
Стекла - Неметаллические материалы