54 Стекла.

Стеклами называются все аморфные материалы полученные путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температуры затвердевания и обладающие в результати увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел. Причем переход из жидкого состояния в стеклообразное явно обратим.

У стекол отсутствует определенная температура плавления. При охлаждении расплава стекла, его взкость начинает плавно возрастать и при значении 108 Па*С на кривой вязкости (Ln() от t)появляется первый перегиб. Температура соответствующая этой вязкости обозначается tF и называется температурой текучести. Выше этой температуры Стекло имеет свойства жидкости, при дальнейшем охлаждении при вязкости 1012 Па*С на кривой наблюдается второй перегиб. Температура соответствующая такой вязкости обоззначается tg и называется температурой стеклования. Ниже этой температуры стекло преобретает свойство твердого тела. А в интервалах этих температур стекло находится в высокоэластичном состоянии.

Стекло как перерохлажденный расплав находится в неравновесном метастабильном состоянии, однако вследствие высокой вязкости препятствующей кристаллизации стекло может существовать очень долго. В стеклообразном состоянии могут находитья вещества как органические так и неорганические.

Органические стекла представляют собой органические полимеры. Наибольшее практическое применение нашли органические стекла на осонове полиметилметакрылата. Среди неорганических веществ в стеклообразном состоянии могут находиться как простые S,Se,Te,P так и сложнве соединения.

В результате неорганические стекла разделяются на элементарные, оксидные, галогенидные, халькогенидные.

Самый большой класс неорганических стекол составляют оксидные стекла, по виду стеклообразующего оксида эти стекла –классифицируют на силикатные, боратные, фосфатные, перманатные и.т.д.

Только оксидные стекла обладают диэлектрическими свойствами.

Силикатные стекла самый распространенный класс оксидных стекол они широко применяются в электронике.

Большинство свойств стекол аддитивны, т.е. плавно изменяются при изменении концентрации компонентов. Это позволяет с достаточной точностью заранее прогнозировать свойства стекла того или иного соста­ва и изготавливать материалы с заранее заданными свойствами.

55. Строение стекол.

Теория строения стекла наибольшее распространение получили представления о существовании в стекле непрерывной беспорядочной сетки. Согласно этой гипотезе стекло рассматривается как сплошная атомная 3-хмерная сетка лишенная симметрии и периодичности.

Основой строения силикатных стекол являются комплексы SiO4- -тетраэдры с очень прочными связями Si-О. Отдельные тетраэдры могут быть скреплены в цепи "мостиковым" кислородом. Таким образом об­разуется непрерывная сетка, имеющая ближний порядок, но у которой от­сутствует дальний порядок.

Компоненты стекла, не способные самостоятельно образовывать непрерывную структурную сетку, называются модификаторами. К группе модификаторов относятся, например, оксиды элементов I и II групп Пе­риодической системы. При введении в состав стекла модификаторов происходит разрушение некоторой части мостиковых связей, что сопро­вождается дроблением пространственной сетки. Вследствие этого свойства стекла меняются, модифицируются.

56 Ситаллы или стеклокристаппические материалы - поликристаллические вещества, получаемый регулируемой кристаллизацией стекла. Для получения ситаллов в расплавленное стекло вводят катализаторы кристаллизации, на которых происходит рост кристаллов основной фазы.

В качестве кристаллизаторов (нуклеаторов) чаще всего применяют: TiO2, Р2О5, Сr2О3, V2O5, ВзОз, ZrO2, SnO2, WOз. МоОз и т.д.

Технология получения ситалов состоит из нескольких стадий.

Главные из которых формирование изделий и двуступенчатая термообработка.

1) ступень 500-700 С – образование зародышей кристаллизации.

2) ступень 900 – развитие кристаллических фаз.

В результате кри­сталлизации содержание остаточной стекловидной фазы в ситалле мо­жет колебаться от 2 до 50 %. Размеры кристаллов в стеклокристаллических материалах не более 1 мкм. Изменяя состав исходного стекла, тип кристаллизатора и режим термообработки, можно получать ситаллы с определенными свойствами.

Фх свойства опеделяются содержанием кристаллической фазы и могут изменяться в очень широких пределах. Все ситалы превосходят стекла по прочности и термостойкости, их хрупкость значительно меньше чем у исходных стекол.

Стекпокристаллические цементы или ситалпоцеиенты - от­личаются от ситаллов содержанием кристаллической фазы. У ситаллоцементов количество кристаллической фазы значительно меньше, т.е. больше стеклофазы.

Ситалоцементы характеризуются после нагрева до температуры превышающей температуру размягчения стекла.