136

шающим силам, например, при ударном изгибе необходимо преодолеть еще и искусственно созданные в изделии напряжения сжатия.

5.2 Получение ситаллов

Ситаллы— это стеклокристаллические материалы, получаемые путем почти полной стимулированной кристаллизации стекол специально подобран-

ного состава. По структуре они занимают промежуточное положение между стеклами и керамикой. От стекла ситаллы отличаются тем, что имеют кристал-

лическое строение, а от керамики и других кристаллических материалов— бо-

лее тонкой и однородной микрокристаллической структурой. Благодаря мелко-

зернистой кристаллической структуре ситаллы обладают достаточно высокими физико-механическими свойствами: большой механической прочностью (при-

мерно в 10 раз прочнее прокатного стекла), высокой твердостью и устойчиво-

стью к истиранию, высокой температурой размягчения (до 1350°С) и хорошей термостойкостью (300—700°С) и хорошими электроизоляционными характери-

стиками.

Получение ситаллов путем кристаллизации обычных стекол затруднено.

Так, при низких температурах, близких к tg, эти стекла имеют очень большую вязкость, препятствующую гомогенному образованию и росту центров -кри сталлизации, вследствие чего требуется очень длительное время для формиро-

вания кристаллической структуры. Кристаллизация при более высокой темпе-

ратуре вызывает деформацию изделий и не позволяет обеспечить им нужную микроструктуру. Чтобы сохранить форму изделия с целью получения однород-

ной микрокристаллической структуры, необходимо стимулировать образование большого числа центров кристаллизации по всему его объему. Для этого в шихту вводят вещества, катализирующие кристаллизацию, и проводят термо-

обработку отформованных изделий по специальному режиму. В качестве ката-

лизаторов применяют вещества типа глушителей, содержащие F, TiO2, ZrO2, FeS и другие или соли светочувствительных металловAu, Ag, Cu. Данные до-

137

бавки при термообработке стимулируют гетерогенное образование центров кристаллизации в стекле. Механизм этой стимуляции довольно сложен, и в за-

висимости от вещества добавок он имеет свои особенности.

Стеклокристаллические материалы можно классифицировать по разным признакам. Например, в зависимости от способа изготовления их разделяют на фотоситаллы и термоситаллы. Фотоситаллы получают облучением стеклоиз-

делий, содержащих в качестве катализаторов ионы светочувствительных -ме таллов. У термоситаллов кристаллизация протекает в результате только одной термической обработки, без предварительного облучения. Фотоситаллы полу-

чают из стекол системы Li2O —А12О3 — SiO2.

Термоситаллымогут быть получены из стекол системMgO — А12О3 —

SiO2; СаО — А12О3 — SiO2; CaO – MgO — A12O3 — SiO2 с кристаллизаторами ТiO2, FeS, ZnO2, F и др. По кристаллической структуре они напоминают фар-

фор.

Технология производства ситаллов аналогична технологии производства стеклоизделий и заключается в том, что из стекольного сырья обычными спо-

собами варят стекломассу, которую формуют, а затем отжигают. В случае по-

лучения фотоситаллов отожженные изделия облучают коротковолновым элек-

тромагнитным излучением, в результате чего происходит фотохимический процесс восстановления ионов Ag+, Cu+, Au+, способствующих образованию зародышей. После облучения изделие подвергают термообработке по специ-

альному режиму. Его вначале нагревают и выдерживают в течение нескольких минут при температуре, близкой к 520–540° С. При этом образуются коллои-

дальных размеров зародыши кристаллов серебра, золота или меди. Затем тем-

пературу повышают и выдерживают изделие при повышенной температуре, что вызывает рост микрокристаллов силикатов. В результате кристаллизации изде-

лие упрочняется. На определенной стадии упрочнения, когда опасность дефор-

мации изделия невелика, для ускорения процесса кристаллизации и достижения большей степени кристалличности изделия его температуру постепенно повы-

шают.