Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Ситали: фізико-механічні властивості, структура, сировина для їх виготовлення

Предмет: 
Тип роботи: 
Лекція
К-сть сторінок: 
11
Мова: 
Українська
Оцінка: 
Ситали – це склокристалічні матеріали, що отримуються шляхом майже повної стимульованої кристалізації скла спеціально підібраного складу. Вони займають проміжне положення між звичайними стеклами і керамікою.
Ситали – це продукти кристалізації малолужного скла, яка здійснюється за спеціальним режимом термообробки.
Ситали – непрозорі білого кольори склокристалічні матеріали високої термостійкості. Їх виготовляють шляхом напрямленої кристалізації літійалюмосилікатного скла в процесі спеціальної термічної обробки.
Ситали одержують на основі неорганічного скла шляхом їх повної або часткової керованої кристалізації. Від неорганічних стекол вони відрізняються кристалічною будовою, а від керамічних матеріалів - більш дрібнозернистою і однорідною мікрокристалічною структурою.
По структурі ситали являють собою композиційні матеріали зі скловидною аморфною неперервною фазою-матрицею, наповненою малими кристалами скла. Середній розмір кристалів в ситалах 1-2 мкм, а товщина прошарків склофази не перевищує десятої долі мікрона. Об’єм кристалічної фази в ситалах досягає 90-95%. Сировиною для виготовлення ситалів є ті ж природні матеріли, що і для скла, але до чистоти сировини висуваються дуже високі вимоги. Крім того, у розплав вводять добавки, що каталізують кристалізацію при наступній термообробці.
Рівномірна кристалізація всієї скломаси забезпечується спеціальним режимом термічної або іншої обробки; часто в початкову сировину для варива ситалів включають особливі добавки, наприклад фториди.
У якості каталізаторів кристалізації використовують з’єднання фторидів чи фосфатів лужних та лужноземельних металів. Технологія виготовлення виробів зі ситалів не відрізняється від технології виготовлення виробів зі скла (отримання шихти - вариво скла - формування виробів - відпал виробів), потрібна лише додаткова термічна обробка скла в кристалізаторі (слідує за формуванням або проводиться після відпалу).
Крім того, температура варіння скломаси для ситалів може бути вищою: 1300…1700°С. 
Кристалізацію виробів розділяють на 2 стадії:
Температура скління відповідає режиму, при якому з'являються центри кристалізації;
Температура максимального зростання кристалів.
За зовнішнім виглядом ситал - це щільний дрібнозернистий матеріал, колір якого залежить від складу шихти і каталізатора. Так, колір ситалу, виготовленого з скляної шихти і каталізатора з сильфіду заліза, чорний, з оксиду цинку - білий, оксиду хрому - голубий.
 
Сировина для виготовлення ситалів
 
Накопичені до теперішнього часу розрахункові і емпіричні дані, а також сучасні уявлення про структурні чинники дозволяють, з одного боку, скласти наближену характеристику ролі окремих компонентів, оцінити їх внесок в ту або іншу властивість і з високим ступенем достовірності прогнозувати властивості стекол. З другого боку, вплив відповідних оксидів на властивості скломаси і скла визначає вибір відповідних сировинних компонентів для їх внесення в скляну шихту. Сировинні матеріали для виробництва скла і ситалів поділяють на дві групи - головні і допоміжні. 
Такий поділ достатньо умовний, так як велика частина допоміжних сировинних матеріалів при варінні спеціального скла є головними для цього складу скла. До головних сировинних матеріалів в шихту вводять основні склоутворюючі оксиди, що утворюють основу скла та встановлюють його властивості.
 
Фізико-механічні властивості
 
Ситали відрізняються від інших будівельних матеріалів високими фізико-механічними властивостями (таблиця №1). 
Вони мають високу середню густину, підвищену стійкість до корозії. Ці властивості визначають високу довговічність і міцність матеріалів. Листи і плити з ситалів застосовують як облицювальний матеріал, для виготовлення труб. Плоский і хвилястий ситал використовують для крівлі.
 
Таблиця №2
Порівняльні властивості ситалів
ПоказникиСиталШлакоситалПетроситалСкло віконнеСталь
 
Середня густина, кг/м2600.. .29002600…28002900...30002500…26007800
Границя міцності, МПа:
при стисканні800...1000500...650700...850600...700420…550
при згині100...22590...130130…17060...70400…1600
Модуль пружності,
E• 10³ МПа72…13590...10040…5060...70210...220
Водопоглинання, %ООООО
Кислотостійкість, %97,8...98,998,8...99,899,855...58-
Лугостійкість, %-94,7...90,094...9698,9-
Стиранність, г/м²-0,01-0,5...0,6-
 
Речовина в склоподібному стані метастабільна і при нагріванні прагне перейти в термодинамічно стійкий, кристалічний стан. Виникаючі в склі при мимовільній кристалізації кристали - чужорідні включення - псують зовнішній вигляд виробів, знижують їх механічну міцність і термостійкість. 
Проте при направленій кристалізації можна так підібрати її умови і склад маси так, що отриманий матеріал набуде таких властивостей, як високу міцність, вогнетривкість і термостійкість. 
На цій основі базується отримання одного з найсучасніших матеріалів - ситалів. 
Так називають штучні полікристалічні матеріали, отримані направленою кристалізацією скла відповідного хімічного складу і наділеними більш високими в порівнянні з склом фізико-технічними властивостями.
 
Процес перетворення скла в ситал
 
Процес перетворення скла в ситал проходить в дві стадії:
1.Спочатку в склі утворюються центри кристалізації (стадія зародкоутворення);
2.а потім на цих центрах ростуть кристали різного розміру (стадія зростання кристалів).
Структура ситалізованих скломатриць: а – микроліквація (530°С), б – перед кристалічний період (700 °С), в – мікрокристалізація (860 °С), г – завершення формування ситалової структури утворенням голчатих кристалів (940-960 °С) [4]
 
Зародкоутворення
 
Розрізняють два основні механізми утворення центрів кристалізації:
 - гомогенний - мимовільне зародкоутворення;
 - гетерогенний - поява зародків в результаті внесення основних частинок ззовні.
Утворення зародків по гомогенному механізму пов'язано з особливим станом охолоджуваної рідини, коли зростає вірогідність виникнення мікроскопічних згустків молекул - флуктуацій. Ці флуктуації густини можуть давати поєднання молекул, здатні стати зародками нової фази. Хімічний склад кристалів в цьому випадку буде ідентичний складу центрів кристалізації.
Фото Капча