Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М.Ф. Решетнева

Факультет машиноведения и мехатроники

Кафедра инженерной экологии

Методическое указание к выполнению лабораторной работы

по курсу

«Химия радиоматериалов»

«Стеклокерамика. Свойства и применение»

Красноярск 2010 г.

Стеклокерамика. Свойства и применение: Методические указания/ Составители: Багаева О.И.. - СибГАУ, Красноярск, 2010. – 13 с.

В методическом указании рассмотрены основные способы получения стекла и стеклокерамики. Рассмотрены основные виды стекол. Применение.

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, изучающих химию радиоматериалов.

Теоретические сведения

Стекло — универсальный природный и синтетический стекломатериал, физико-химически твёрдое тело, образующийся в процессе резкого остывания при определённых температурах вязких с мелкой кристаллической структурой (например, фотоситаллы) или без кристаллизации расплавов неорганических минералов и органических высокомолекулярных полимеров — аморфное, разной степени прозрачное, изотропное, дисперсное вещество.

Стекло, как материал известный и используемый с древнейших времён, существует в природной форме, в виде минералов (например, обсидиан — вулканическое стекло) или как их включение, — и как продукт технологии — одной из древнейших в материальной культуре. Структурно — аморфное вещество, агрегатное относящееся к разряду — твёрдое тело. В настоящее время существует множество модификаций, с массой разнообразных утилитарных возможностей, определяющихся составом, структурой и свойствами. Разработаны стекломатериалы с чрезвычайно широким диапазоном применения с изначальными свойствами (например, прозрачность, пластичность, противоударная стойкость, отражательная способность, красота и многие другие), которыми ранее стекла не обладали. Синтезированные его такие качества, как (например — жаростойкость, прочность, биоактивность и др.) позволяют всё шире использовать стекломатериалы в разных областях науки и техники с разными модификациями. Все виды стёкол или стекломатериалов неорганических и органических изучаются физической химией в институтах и лабораториях во всём мире.

Стекло может быть получено путём охлаждения расплавов, так чтобы избежать кристаллизации. Практически любое вещество из расплавленного состояния может быть переведено в стеклообразное состояние. Некоторые расплавы (такие как стеклообразующих веществ) не требуют для этого быстрого охлаждения. Однако некоторые вещества (такие как расплавы металлов) требуют очень быстрого охлаждения, чтобы избежать кристаллизации. Так, для получения металлических стёкол необходимы скорости охлаждения 100000 — 1000000 К/с. Стекло может быть получено также путём аморфизации кристаллических веществ, например бомбардировкой пучком ионов, или при осаждении паров на охлаждаемые подложки. Как правило, стекло получают из переохлаждённого расплава. К стеклообразующим относят неорганические вещества, которые при охлаждении расплава не кристаллизуются, а затвердевают, сохраняя аморфное строение. Органическое стекло не содержит компоненты веществ, вызывающих кристаллизацию. Вязкость аморфных веществ — непрерывная функция температуры: чем выше температура, тем ниже вязкость аморфного вещества. Обычно расплавы стеклообразующих веществ имеют высокую вязкость по сравнению с расплавами нестеклообразующих веществ.

Цвет стекла

Стекло это сплавленная из обычных сырых материалов стеклянная масса бесцветна, с лёгким желтовато-зелёным или голубовато-зелёным отливом, вызываемым различными минеральными примесями. Для того, чтобы эту массу внутри стекла окрасить, чаще всего применяют окислы металлов, добавляя их в шихту до или после плавки. Железистые соединения окрашивают стекло в голубовато-зелёный и жёлтый до красно-бурого цвет, окись марганца — в жёлтый и коричневый до фиолетового, окись хрома — в травянисто-зелёный, окись урана — в желтовато-зелёный (урановое стекло), окись кобальта — в синий (кобальтовое стекло), окись никеля в фиолетовый до серо-коричневого, окись сурьмы или сульфид натрия — в жёлтый (в самый же красивый жёлтый окрашивает, однако, коллоидное серебро), окись меди — в красный (так называемый медный рубин в отличие от золотого рубина, получаемого прибавкой коллоидного золота). Цвет слоновой кости стекло получается замутнением стекломассы пережжённой костью, а молочное — прибавкой смеси полевого и плавикового шпата. Теми же прибавками заполнив (создав помутнение) стекломассу в очень слабой степени, получим опальный цвет стекла.

В зависимости от основного используемого стеклообразующего вещества и классификации стекла можно разделить на:

- Неорганическое стекло;

- Оптическое стекло.