Журнал о Медицине
rss новости rss статьи rss все архив
Словарь научных терминов

Ситаллы

СИТАЛЛЫ (стеклокристаллич. материалы), неорг. материалы, получаемые направленной кристаллизацией разл. стекол при их термич. обработке. Состоят из одной или нескольких кристаллич. фаз. В С. мелкодисперсные кристаллы (до 2000 нм) равномерно распределены в стекловидной матрице. Кол-во кристаллич. фаз в С. может составлять 20-95% (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициатора кристаллизации (катализатора) и режим термич. обработки, получают С. с разл. кристаллич. фазами и заданными св-вами (см. табл.). Впервые С. были изготовлены в 50-х гг. 20 в. Материалы, подобные С., за рубежом наз. пирокера-мом, девитрокерамом, стеклокерамом.

С. обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, малым термич. расширением, хим. и термич. устойчивостью, газо- и влагонепроницаемостью. По своему назначению м. б. разделены на технические и строительные. Технические С. получают на основе систем: Li2O--Al2O3-SiO2, MO-Al2O3-SiO2, Li2O-MO-Al2O3--SiO2, где M-Mg, Ca, Zn, Ba, Sr и др.; MgO-Al2O3--SiO2-K2O-F; MO-B2O3-Al2O3 (где M-Ca, Sr, Pb, Zn); PbO-ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2 и др. По осн. св-ву и назначению подразделяются на высокопрочные, радиопрозрачные химически стойкие, прозрачные термостойкие, износостойкие и химически стойкие, фотоситаллы, слюдоси-таллы, био ситаллы, ситаллоцементы, ситаллоэмали, С. со спец. электрич. св-вами.

http://www.pora.ru/image/encyclopedia/0/3/5/13035.jpeg

Высокопрочные С. получают гл. обр. на основе стекол систем MgO-Al2O3-SiO2 (кордиеритовые составы) и Na2O-Al2O3-SiO2 (нефелиновые составы). Для первых инициатором кристаллизации служит TiО2; sизг для них 240-350 МПа. С. нефелиновых составов после упрочнения ионообменной обработкой в расплавл. солях К имеют sизг 1370 МПа. Области применения высокопрочных С.-раке-то- и авиастроение (обтекатели антенн), радиоэлектроника.

Оптически прозрачные термостойкие и радиопрозрачные химически стойкие С. получают на основе стекол системы Li2О - А12О3 - SiO2 (сподумено-эвкриптитовые составы); инициатор кристаллизации -ТiO2. В оптически прозрачных С. размер кристаллов не превышает длины полуволны видимого света. С., содержащие в качестве основных кристаллич. фаз эвкриптит (Li2O·Al2O3·2SiO2) или сподумен (Li2О · Аl2О4·4SiO2), имеют, кроме того, температурные коэф. расширения, близкие к нулю, и иногда даже отрицательные-до -5·10-6 К-1. Области применения -космич. и лазерная техника, астрооптика. Введение в состав таких С. активаторов люминесценции и спед. добавок позволяет применять их в солнечных батареях.

Износостойкие и химически стойкие С. получают на основе стекол CaO-MgO-SiO2 (пироксеновые составы); инициаторы кристаллизации-фторид или оксид хрома. Отличаются высокой износостойкостью (истираемость 0,001 г/см2) и стойкостью в разл. хим. средах. Применяются в текстильной, хим., автомобильной пром-сти, буровой и горнодобывающей технике.

Фотоситаллы обычно получают на основе стекол системы Li2O-Al2O3-SiO2 со светочувствит. добавками (соед. Аи, Ag, Сu), к-рые под действием УФ облучения и дальнейшей тепловой обработки стекла способствуют его избират. кристаллизации. Находят применение в микроэлектронике, ракетной и космич. технике, оптике, полиграфии как светочувствит. материалы (напр., для изготовления оптич. печатных плат, в качестве светофильтров).

Слюдоситаллы получают на основе стекол системы MgO-Al2O3-SiO2-K2O-F (фторфлогопитовые, фтор-рихтеритовые, фторамфиболовые составы). Сочетают высокие мех. и электрич. св-ва с хорошей мех. обрабатываемостью-их можно резать, сверлить, фрезеровать, шлифовать. Применяются в машиностроении для изготовления деталей, подвергающихся трению и износу, а также в качестве материала для деталей сложной конфигурации.

Дифситаллы лолучают обычно на основе стекол системы СаО - MgO - SiO2 - Р2О5 (апатито-волластонитовые составы). Высокая мех. прочность, биол. совместимость с тканями организма позволяют использовать их в медицине для зубных и костных протезов.

Ситаллоцементы, получаемые на основе стекол системы PbO-ZnO- В2О3 - SiO2, имеют очень низкий коэф. теплового расширения (4-10) · 10-6 К-1; применяются для спаивания стеклодеталей цветных кинескопов и электроннолучевых трубок, герметизации полупроводниковых приборов, в произ-ве жидкокристаллич. индикаторов, в микроэлектронике. Перспективно также использование таких С. в качестве стеклокристаллич. покрытий (стеклоэмалей), наносимых на пов-сть разл. металлов (W, Mo, Nb, Та, их сплавов, разл. видов стали) с целью защиты их от коррозии, окисления и износа при обычных и повыш. т-рах. Отличаются повыш. термо- и жаростойкостью, устойчивостью к истиранию, высокой мех. и электрич. прочностью. Применяются в качестве покрытий для деталей дизелей, газотурбинных установок, атомных реакторов, авиационных приборов, электронагреват. элементов.

С. со спец. электрич. св-вами получают на основе стекол систем ВаО-Аl2О3-SiO2-ТiO2 и Nb2O5-CoO-Na2O--SiO2. Характеризуются высокой диэлектрич. проницаемостью (e 240-1370) и низким коэф. диэлектрич. потерь (1,5-3,2). Используются для изготовления низкочастотных конденсаторов большой емкости, пьезоэлементов и др. Разработаны полупроводниковые, ферромагнитные, ферро-электрич., сегнетоэлектрические С. с разл. сочетанием электрич. св-в. С. на основе стекол системы MgO-Al2O3-SiO2 имеют очень низкий tg d (3 · 10-4 при 25 °С и 104 МГц), С. на основе метаниобата Рb- высокую диэлектрич. проницаемость (e 1000-2000). На основе стекол B2O3-BaO-Fe2O3 получены С. с одно- и многодоменной структурой с размером доменов ~ 500 им.

К группе строительных С. относят шлако-, золо-, пет-роситаллы, получаемые с использованием шлаков черной и цветной металлургии, зол, горных пород. В зависимости от хим. состава используемых отходов, определяющих вид доминирующей кристаллич. фазы, подразделяются на вол-ластонитовые, пироксеновые (инициаторы кристаллизации-оксиды Cr, Ti, Fe, фториды), мелилитовые (система CaO-MgO-2Al2O3-SiO2, инициатор кристаллизации--оксид Сr), пироксен-авгитовые и геденбергитовые (система СаО - MgO - Fe2 О3 - Аl2 р3 - SiO2), форстеритовые (система CaO-MgO-SiO2) и эгириновые (Na2O--Fe2O3-SiO2) С. Они имеют высокие прочностные характеристики (sизг 100-180 МПа), высокую микротвердость (8500-9000 МПа), относительно низкую истираемость (0,05 г/см2), высокую стойкость к хим. и термин, воздействиям. Применяются в стр-ве, горнодобывающей, хим. и др. отраслях пром-сти.

Получают С. и изделия из них гл. обр. с использованием стекольной и керамич. технологии, иногда по хим. способу. Наиб. распространена т. наз. стекольная технология, включающая варку стекла из шихты (см. Стекло неорганическое), формование изделий (прессование, прокатка, центробежное литье) и термич. обработку. Последняя стадия обеспечивает кристаллизацию стекла вследствие введения в стекольную массу спец. инициаторов-каталитич. добавок - оксидов Ti, Сг, Ni, Fe, фторидов, сульфидов, металлов платиновой группы, а также вследствие склонности стекол к ликвации, способствующей образованию пов-сти раздела фаз и приближающей хим. состав микрообластей к составу будущих кристаллов. Термич. обработку осуществляют обычно по двухступенчатому режиму; т-ра первой ступени лежит в области т-ры размягчения стекла и соответствует макс. скорости зарождения центров кристаллизации, при т-ре второй ступени происходит выделение кристаллов ведущей фазы, определяющей осн. св-ва С.

По керамич. (порошковой) технологии получения С. из расплава стекла вначале получают гранулят, к-рый измельчают и сушат, после чего в него добавляют термопластич. связку и из образовавшейся массы прессованием или шли-керным литьем формуют изделия. Затем их спекают при высокой т-ре с одновременной кристаллизацией. По сравнению с керамикой аналогичного состава спеченные С. характеризуются более низкими т-рами обжига и расширенным интервалом спекания. Порошковая технология позволяет получать из С. термически стойкие изделия сложной конфигурации и малых размеров.

По хим. способу С. получают гл. обр. по золь-гель технологии, в основе к-рой лежит низкотемпературный синтез (посредством р-ций гидролиза и конденсации) металлоорг. соед. элементов, составляющих стекло, при т-ре ниже т-ры плавления стекольной шихты. Этот метод позволяет получать С. на основе составов, не склонных к стеклообразова-нию, обеспечивает получение стекол высокой чистоты и однородности, что резко улучшает св-ва С., синтезируемых на их основе.

Лит.: Макмиллан П. У., Стеклокерамика, пер. с англ., М., 1967; Жуни-на Л. А., Кузьменков М. И., Яглов В.Н., Пироксеновые ситаллы, Минск, 1974; Павлушкин Н. М., Основы технологии ситаллов. 2 изд., М., 1979; Бережной А. И., Ситаллы и фотоситаллы, М., 1981; Стрнад 3., Стекло-кристаллические материалы, пер. с чеш., М., 1988. П. Д. Саркисов.






Здоровье и профилактика Акушерство и гинекология Стоматология Красота Зрение Энциклопеди Адреса Реклама
Видео