Склокристалічні матеріали

Ситал

Ситал отримують на основі неорганічного скла шляхом його повної або часткової керованої кристалізації. Термін «ситал» утворений від слів: скло і кристали. За кордоном їх називають склокерамікою, пірокерамами. За структурою і технологією одержання ситали займають проміжне положення між звичайним склом і керамікою. Від неорганічного скла вони відрізняються кристалічною будовою, а від керамічних матеріалів – більш дрібнозернистою і однорідною мікрокристалічною структурою.

Ситал отримують шляхом плавлення скляної шихти спеціального складу з добавкою нуклеаторів (каталізаторів), охолодження розплаву до пластичного стану та формування з нього виробів методами скляної технології та подальшої ситалізаціі (кристалізації).

Ситалові вироби отримують також порошковими методами спікання. До складу скла, що застосовується для отримання ситалу, входять оксиди Li₂О, А1₂О₃, SiО₂, МgО, СаО тощо і каталізатори кристалізації (нуклеатори). До числа останніх відносяться солі світлочутливих металів Аu, Аg, Сu, які є колоїдними фарбниками і знаходяться в склі у вигляді найдрібніших колоїднодисперсних частинок, а також фтористі і фосфатні сполуки, ТО₂, та інші, що представляють собою глушники, розподіляються в склі у вигляді погано розчинних частинок.

Нуклеатори мають кристалічну решітку, подібну до кристалічних фаз, що виділяються зі скла, і здатні в певних умовах утворювати центри кристалізації, призводячи до рівномірного закристалізовування всієї маси скла.

Ситали підрозділяють на фотоситали, термоситали і шлакоситали. Фотоситали отримують із скла літієвої системи з нуклеаторамі – колоїдними фарбниками. Фотохімічний процес протікає при опромінюванні скла ультрафіолетовим або рентгенівськими променями, при цьому зовнішній вигляд скла не змінюється. Процес кристалізації відбувається при повторному нагріванні виробу.

Термоситали виготовляють із скла систем: МgО-А1₂О₃-SiO₂, СаО-А1₂О₃-SiO₂ і інших з добавкою ТiO₂, FeS, і т.п. нуклеаторів. Кристалічна структура ситалу створюється тільки в результаті повторної термообробки попередньо відформованих виробів. Структура цього ситалу, складається із зерен однієї або декількох кристалічних фаз, скріплених між собою склоподібним прошарком. Вміст кристалічної фази коливається від 30 до 95 %. Розмір кристалів зазвичай не перевищує 1-2 мкм. За зовнішнім виглядом термоситали можуть бути непрозорими і прозорими (кількість склофази до 40 %).

Шлакоситали отримують на основі доменних шлаків і каталізаторів (сульфати, порошки заліза тощо) при введенні сполуки фтор для посилення ситалізаціі.

На відміну від звичайного скла, властивості якого визначаються в основному його хімічним складом, для ситалу вирішальне значення мають структура і фазовий склад. Причина цінних властивостей ситалу полягає в його виключній дрібнозернистості, майже ідеальній полікристалічній структурі. Властивості ситалу ізотропні. У них зовсім відсутня будь-яка поруватість. Усадка матеріалу при його переробці незначна. Велика абразивна стійкість робить їх малочутливими до поверхневих дефектів.

Щільність ситалу лежить в межах 2400-2950 кг/м³, міцність при вигині σ_виг=70-350 МПа (і навіть 560 МПа), σ_в=112-161 МПа, (σ_сж=700-2000 МПа), модуль пружності 84-141 ГПа.

Міцність ситалу залежить від температури: до температури 700-780 °С міцність матеріалу зменшується незначно, при більш високих температурах швидко падає. Жароміцності ситалу під навантаженням становить 800-1200 °С. Максимальна температура розм'якшення становить 1250-1350 °С. Ударна в'язкість ситалу вище, ніж ударна в'язкість скла (4,5-10,5 кДж/м²), проте вони відносяться до крихких матеріалів. Твердість їх наближається до твердості загартованої сталі (мікротвердість 7000-10500 МПа). Вони дуже зносостійкі (f_тр=0,07-0,19). Коефіцієнт лінійного розширення лежить в межах (7-300)·10^-7 1/°С. По теплопровідності ситал в результаті підвищеної щільності перевершує скло λ=2-7 Вт/м·К. Термостійкість висока (Δt=500-900 °С). Склокристалічні матеріали мають високу хімічну стійкість до кислот і лугів, не окислюються навіть при високих температурах. Вони газонепроникні і володіють нульовим водопоглинанням. Хороші діелектрики [2,5,6].

Застосування ситалу визначається їх властивостями. З ситалу виготовляють підшипники, деталі для двигунів внутрішнього згоряння, труби для хімічної промисловості, оболонки вакуумних електронних приладів, деталі радіоелектроніки. Ситал використовують як жаростійке покриття для захисту металів від дії високих температур. Їх застосовують у виробництві текстильних машин, абразивів для шліфування, філь’єр для витягування синтетичних волокон. З ситалу можуть бути виготовлені лопатки повітряних компресорів, сопла реактивних двигунів, вони використовуються для виготовлення точних калібрів.

⇐ Предыдущая12131415161718192021Следующая ⇒

Поделиться: