Войти  |  Регистрация
Авторизация

Стеклокристаллические материалы



Стеклокристаллические материалы получают кристаллизацией стекла или каменного расплава соответствующего химического состава. Их разделяют на материалы с преобладанием стекловидной фазы или кристаллической фазы.
Материалы с преобладанием стекловидной фазы. В эту группу входят стеклокристаллические материалы, содержание стекловидной фазы в которых превышает, как правило, 70%. К ним относится ряд таких отделочных материалов как сигран (синтетический гранит), марблит и стекломрамор, авантюриновое стекло, стеклокремнезит. Они применяются обычно в виде плиток для внешней и внутренней облицовки зданий и сооружений различного назначения. В эту группу входят также декоративная стеклокрошка, коврово-мозаичная плитка и смальта.
Сигран получают на основе стекла из доменных шлаков и некоторых других промышленных отходов. По фактуре этот материал напоминает природные камни.
Марблит - цветное глушеное стекло, имитирующее мрамор, изготавливаемое прокатом отходов стекла с добавками металлургического шлака. К нему близок по составу и свойствам стекломрамор.
Авантюриновое стекло - облицовочный материал, в котором при охлаждении образуются кристаллы, создающие эффект мерцания, характерный для одноименного природного камня. Он обусловлен различием показателей преломления кристаллических включений и стекла. Наиболее распространено авантюриновое стекло, содержащее хром.
Стеклокремнезит изготавливают в виде двухслойных плиток. Нижний слой получают спеканием шихты, состоящей из измельченного стеклобоя, кварцевого песка и глины. Верхний декоративный слой получают из стеклогранулята.
Коврово-мозаичная плитка применяется для внутренней облицовки стен кроме цоколей и карнизов, колонн, изготовления декоративнохудожественных панно. Изготовляют такую плитку из глушеного и полуглушеного цветного стекла методом проката. Основные размеры 46x45x5 мм.
Коврово-мозаичные плитки поставляются в коврах, изготовленных наклеиванием плиток на бумагу.
Облицовывая железобетонные панели в заводских условиях, ковры укладывают на поддон металлической формы бумагой книзу, после чего устанавливают арматурные каркасы, укладывают и уплотняют цементный раствор, а затем бетонную смесь. После тепловой обработки фасадную сторону панели очищают от бумаги, смачивают теплой водой и обрабатывают вращающимися капроновыми щетками.
Смальта (рис. 8.19) — куски цветного непрозрачного листового или прессованного стекла разнообразной формы, из которых складывают ковры на бумаге. Применяют смальту для внутренней и внешней декоративно-художественной облицовки зданий, мозаичных работ, панно и т.п.
Стеклокристаллические материалы

Материалы с преобладанием кристаллической фазы. Основными представителями этой группы стеклокристаллических материалов являются ситаллы. Ситаллы - (термин образован из слов стекло и кристаллы) - материалы, имеющие микрокристаллическую структуру и получаемые направленной кристаллизацией стекол специальных составов. Ситаллы подразделяют на две группы: технические и на основе горных пород и промышленных отходов. Технические ситаллы классифицируют по назначению (химически- и износостойкие, оптические, термостойкие, электроизоляционные и др.) и по химическому составу (сподуменовые, кордиеритовые, борносвинцовые, борнобариевые и др.). Группа ситаллов на основе промышленных отходов и горных пород состоит в основном из шлакоситаллов и петроситаллов.
Производство ситаллов базируется на направленной каталитической кристаллизации стекол. Известно, что образование зародышей новой фазы ускоряется, если в системе имеются инициаторы зародышеобразования, например коллоидные включения, примеси. В практике нашел применение метод искусственного введения примесей, облегчающих кристаллизацию раствора или расплава.
К неметаллическим катализаторам относится большая группа разных химических соединений - оксиды, сульфиды, фосфаты, фториды и др.
Технологическими этапами получения изделий из ситаллов являются: приготовление шихты, содержащей катализатор кристаллизации; варка стекла и формование изделий; кристаллизация стекла путем специальной термообработки при температурах стеклования (600...950°С); при необходимости - отжиг изделий.
Существует множество специальных видов ситаллов: ситаллоцементы; прозрачные ситаллы; ситаллы, поглощающие нейтроны; цветные ситаллы и ситаллоэмали; високоогнеупорные ситаллы; фотоситаллы.
Широкое распространение получило производство и применение ситаллов на основе промышленных отходов и горных пород и прежде всего - шлакоситаллов. Первые образцы ситалла из доменного шлака были получены на Константиновском заводе “Автостекло”.
Принципиально шлакоситаллы не отличаются от технических ситаллов, однако их можно получать в более широких масштабах из дешевого сырья.
Переработка шлаков в шлакоситаллы проводится на конвейерных линиях (рис. 8.20). Для получения шлакового стекла в шихту вводят, кроме шлака (50...65%), кварцевый песок (20...40%), глину (0...11%). В качестве добавок применяют сульфат натрия, уголь и катализаторы. Для получения шлакоситалла белого цвета в стекло вводят оксид цинка, который взаимодействует с сульфидами тяжелых металлов, имеющими темный цвет. Отбеленному шлакоситаллу может быть придан любой цвет при дополнительном введении красителей.
Шлакоситалл на 60-70% состоит из кристаллической фазы, отдельные зерна которой окружены и сцементированы прослойкой остаточного стекла. Размер кристаллов не превышает 0,5-1 мкм. Весьма малые размеры кристаллов, небольшие различия в коэффициентах термического расширения и плотностях кристаллической и стекловидной фаз, хорошее сцепление кристаллов со стекловидной связкой обеспечивают повышенные прочностные и антикоррозионные свойства материала.
В настоящее время разработаны составы шлакоситаллов на основе доменных шлаков, шлаков цветной металлургии, конвертерных шлаков, шлаков фосфорного производства. По виду основной кристаллической фазы, выделяющейся в процессе каталитической кристаллизации, шлакоситаллы подразделяются на следующие типы: волластонитовые, пироксеновые, анортитовые, мелилитовые, форстеритовые.
Дешевыми стеклокристаллическими материалами являются также золо- и петроситаллы, получаемые на основе топливных зол или различных горных пород. Золоситаллы обладают повышенными физикомеханическими свойствами и могут быть использованы как прочные износостойкие материалы в строительстве и различных областях промышленности. Петроситаллы обладают более высокими свойствами в сравнении с каменным литьем, меньшей пористостью, более мелкозернистой структурой, повышенной механической прочностью и химической стойкостью.
Стеклокристаллические материалы

Ситаллы имеют тонкозернистую поликристаллическую структуру (рис. 8.21), главное отличие которой от структуры тонкозернистой керамики состоит в том, что размер зерен ситаллов во много раз меньше, чем размер кристаллов керамики. Так, если размер зерен керамики после спекания составляет 10-20 мкм, то в ситаллах он находится в пределах 10,02 мкм. В структуре ситаллов отсутствуют поры, пустоты и другие грубые дефекты, характерные для керамики.
Свойства ситаллов в значительной мере зависят от соотношения фаз стекло - кристалл. С ростом степени закристаллизованости ситаллов увеличивается их плотность. С учетом типа выделяющихся кристаллов она колеблется от 2300 до 6000 кг/м3.
Ситаллы обладают более высокой прочностью по сравнению со стеклом и большинством керамических материалов. На прочность влияет вещественный состав, количество и размер кристаллических зерен. Предел прочности при изгибе колеблется от 30 до 250 МПа.
На величину прочности ситаллов влияют режим термообработки, состояние поверхности, температура. С повышением последней прочность ситаллов монотонно уменьшается, хотя и остается при этом больше чем прочность стекла при одной и той же температуре.
Стеклокристаллические материалы

Модуль упругости ситаллов выше, чем у исходного стекла. Он является аддитивной функцией модулей упругости кристаллических и стеклообразных фаз. Для ситаллов характерны также значительно более высокие, чем у стекол, показатели твердости, износостойкости и сопротивления истиранию.
Переход стекла в закристаллизованное состояние вызывает значительное увеличение электрического сопротивления. Диэлектрическая проницаемость большинства ситаллов мало меняется с частотой тока. По сравнению с керамическими материалами и стеклом ситаллы обладают более высокой электрической прочностью, т.е. способностью диэлектрика выдерживать без разрушения и потери изоляционных свойств воздействие электрического поля высокого напряжения.
Для ситаллов характерен широкий диапазон возможных коэффициентов теплового расширения, которые определяются их фазовым составом. Существуют стеклокристаллические материалы как с отрицательным коэффициентом линейного, так и с большим положительным коэффициентом. Благодаря повышенной прочности ситаллы обладают и повышенной термостойкостью. Так, например, ситалл с температурным коэффициентом линейного расширения около (5-10)*10-7 1/°С выдерживает тепловой удар в 700°С.
В строительстве ситаллы применяют для изготовления самонесущих панелей, перегородок, плит и блоков для облицовки стен, мощения дорог, ограждений балконов, лестничных маршей, волнистой кровли, санитарно-технического оборудования и др. Ситаллы применяют для футеровок емкостей химической, горнорудной и других отраслях промышленности, труб, высоковольтных изоляторов и др.
К стеклокристаллическим материалам, применяемым в строительстве, можно отнести наряду с ситаллами каменное и шлаковое литье -материалы, полученные плавлением изверженных или осадочных горных пород и шлаков, разливкой расплава в формы и термической обработкой изделий с целью прохождения кристаллизации и снятия напряжений. Истираемость изделий из каменного литья в 3-5 раз меньше чем гранита и составляет 0,016-0,1 г/см2, а предел прочности при сжатии -200...400 МПа.
Основными видами каменных литых изделий являются плиты, трубы и другие детали, предназначенные для работы в суровых климатических и эксплуатационных изделий. Из расплавленных металлургических шлаков отливают камни для дорог и полов промышленных зданий, тюбинги, трубы и др. По износостойкости, жаростойкости и ряду других свойств шлаковое литье превышает железобетон и сталь.
Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent