Файл: материалы.doc

Метод горячего литья в металлические формы термопластичного шликера на основе 14 - 18 % парафина с добавкой 5 % воска или 0 5 % олеиновой кислоты наиболее распространен для изготовления технической керамики ( радиокерамики и др.) из непластичных материалов. При приготовлении литейного шликера в предварительно измельченный глинозем с добавками фриттованного минерализатора добавляют пластификатор. Полученную смесь тщательно перемешивают при постоянном нагреве до 70 - 80 С.

28. Кварц, стекла, их свойства.

Кварц ( со старонемец. twarc – твердый) – минерал из класса оксидов: оксид кремния. Самый распространенный минерал на Земле. Химическая формула: SiO2.

Физические свойства

Блеск стеклянный, в изломе жирноватый. Твердость 7. Удельный вес 2,6-2,65 г/см³. Бесцветный, белый, сероватый, дымчатый черный, розовый, фиолетовый, зеленый. Черты не дает. Спайность отсутствует. Излом неровный. Сплошной плотный, рыхлый (кварцевый песок); кроме того вкрапления, отдельные кристаллы или друзы. Кристаллы имеют форму шестигранной призмы, увенчанной пирамидой. Грани кристаллов покрыты поперечной штриховкой. Сингония тригональная. Кристаллы наросшие или вросшие. В Казахстане найден кристалл горного хрусталя величиной с двухэтажный дом, его вес 70 т.

В районах распространения песков (в пустынях) встречаются кристаллы и друзы гипса (псевдоморфозы кварца по гипсу), пронизанные зернами песка, что сообщает этим образованиям большую твердость, не присущую гипсу.

Отличительные признаки. Характерными признаками для кварца являются неметаллический блеск, большая твердость (оставляет царапину на стекле), отсутствие спайности. Кварц можно спутать схалцедоном,опалом, полевым шпатом инефелином. Халцедон и опал отличаются восковым блеском и плотным строением. Для полевого шпата характерна совершенная спайность в двух направлениях. Нефелин растворяется в крепкой серной кислоте. Горный хрусталь похож на бесцветный топаз. В отличие от горного хрусталя у топаза наблюдается спайность в одном направлении.

Химические свойства. В кислотах не растворяется (за исключением HF).

Разновидности.

1. Горный хрусталь – бесцветный, прозрачный.

2. Цитрин – лимонно-желтый, прозрачный.

3. Аметист – фиолетовый, сиреневый, лиловый, малиновый, прозрачный.

4. Раухтопаз – дымчатый, прозрачный.

5. Морион – черный, непрозрачный.

6. Розовый кварц – сплошной зернистый.

7. Зеленый кварц (празем).

8. Молочно-белый кварц – непрозрачный.

9. Авантюрин (искряк) – мелкозернистый, желтого, бурого цвета с мерцающим золотистым отливом.

Происхождение

Кварц является наиболее распространенным минералом земной коры (около 65% земной коры состоит из кварца). Он входит в состав кислых магматических пород (граниты,липариты, кварцевые порфиры), метаморфических пород (гнейсы, кварциты, слюдяные сланцы), пегматитов; из кварца состоят нередко гидротермальные жилы. Кварц также встречается в контактах и в россыпях. Аметист встречается в пегматитовых жилах и в пустотах излившихся магматических пород. Горный хрусталь, розовый кварц, дымчатый и черный кварц встречаются в пегматитовых жилах.

На поверхности Земли возникают скопления кварцевых песков и кварцевого галечника, щебня, гравия, дресвы в результате физического и химического разрушения пород глубинного происхождения, содержащих кварц. Это объясняется химической стойкостью кварца.

Спутники. В магматических породах: полевые шпаты, слюды, роговая обманка. В пегматитовых жилах:ортоклаз,микроклин, альбит, плагиоклаз, слюды, топаз,берилл, касситерит, вольфрамит, молибденит. В рудных жилах: сульфиды, золото. В вулканических породах: кальцит. В россыпях: золото, берилл, топаз и др.

Применение

Кристаллы кварца, обладающие уникальными физическими свойствами, применяются в электротехнике, ультразвуковой технике, оптическом приборостроении и других отраслях. Исключительно прозрачные кристаллы горного хрусталя применяются в производстве стекол оптических инструментов, ювелирных, художественных изделий и химической посуды. Горный хрусталь, раухтопаз, морион используются в радиотехнике как стабилизатор радиоволны (позволяют передавать и принимать волны строго определенной длины). В последнее время горный хрусталь применяется в телемеханике и автоматике. Пластинки из горного хрусталя используются в высококачественных генераторах, без которых не могут работать современные приборы. Аметист – «каменная фиалка». Особенно ценятся бразильский, шриланкийский и уральский аметист. Окрашенные разности кварца употребляются как полудрагоценные и поделочные камни.

Стеклообразное состояние является основной разновидностью аморфного состояния вещества. Стеклами называют аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температурной области затвердевания. По химическому составу имеющие практическое значение стекла делятся на три основных типа:оксидные - на основе оксидов (SiO₂, B₂O₃, GeO₂, P₂O₅, Al₂O₃); галогенидные - на основе галогенидов, главным образом BeF₂ (фторберилатные стекла) и халькогенидные - на основе сульфидов, селенидов и теллуридов.

Наиболее широко применяются оксидные стекла, которые в зависимости от состава делятся на ряд классов и групп:

1. по виду окисла стеклообразователя - силикатные, боратные, фосфатные, германатные, алюмосиликатные и др.;

2. по содержанию щелочных окислов - бесщелочные (могут содержать щелочноземельные оксиды MgO, CaO, BaO и др.) малощелочные; многощелочные.

Физико-химические свойства стекла. Наиболее высокие показатели механических свойств имеют кварцевые и бесщелочные стекла, а наиболее низкие стекла с повышенным содержанием оксидов PbO, Na₂O₃, K₂O. Наибольшей стойкостью к воздействию влаги обладает кварцевое стекло. Гидролитическая стойкость стекол сильно уменьшается при введении в состав стекла щелочных оксидов.

Электрические свойства стекла в сильной степени зависят от их состава. Большинство стекол характеризуются ионной проводимостью. Наиболее сильно понижает электропроводность стекол SiO₂ и B₂O₃. Наименьшую электропроводность имеет кварцевое стекло, а наибольшую высокощелочные. Обычно стекла более химически устойчивые имеют меньшую электропроводность. стекол при невысоких температурах колеблется в пределах от10⁸ до 10¹⁵ Ом^.м.

Диэлектрические потери в стеклах складываются из потерь проводимости и потерь релаксационных и структурных. tg стекол увеличивается с ростом содержания щелочных оксидов при малом содержании оксидов тяжелых металлов. Стекла с большим содержанием оксидов PbO и BaO имеют низкий tg.

Самую низкую имеет кварцевое стекло (3.7 - 2.8) и стеклообразный борный ангидрид (3.1 - 3.2), у которых наблюдается преимущественно электронная поляризация. При наличии в составе стекол оксидов металлов свинца и бария, обладающих высокой поляризуемостью, стекол увеличивается и становится высокой (порядка20).

В переменном электрическом поле электрическая прочность стекол составляет 17 - 80 МВ/м.

29. Электротехнические стекла,ситалы.

Электрические свойства стекла в сильной степени зависят от их состава. Большинство стекол характеризуются ионной проводимостью. Наиболее сильно понижает электропроводность стекол SiO₂ и B₂O₃. Наименьшую электропроводность имеет кварцевое стекло, а наибольшую высокощелочные. Обычно стекла более химически устойчивые имеют меньшую электропроводность. стекол при невысоких температурах колеблется в пределах от10⁸ до 10¹⁵ Ом^.м.

Диэлектрические потери в стеклах складываются из потерь проводимости и потерь релаксационных и структурных. tg стекол увеличивается с ростом содержания щелочных оксидов при малом содержании оксидов тяжелых металлов. Стекла с большим содержанием оксидов PbO и BaO имеют низкий tg.

Самую низкую имеет кварцевое стекло (3.7 - 2.8) и стеклообразный борный ангидрид (3.1 - 3.2), у которых наблюдается преимущественно электронная поляризация. При наличии в составе стекол оксидов металлов свинца и бария, обладающих высокой поляризуемостью, стекол увеличивается и становится высокой (порядка20).

В переменном электрическом поле электрическая прочность стекол составляет 17 - 80 МВ/м.

Ситалл (стеклокристаллический материал) — неорганический материал, получаемый направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке.

В последние десятилетия (начиная с 1950 годов) создан и используется новый класс материалов — ситаллы (стеклокристаллические материалы), которые отличаются высокими физико-химическими, физико-механическими характеристиками. В зависимости от фаз кристаллизации получаемые материалы ситаллы делятся на: однофазные и многофазные (несколько фаз).

Подбором состава стекла, содержащего в большинстве случаев добавки, ускоряющие объёмную кристаллизацию (катализаторы, нуклеаторы), можно рассчитать соответствующие кристаллические и стекловидную фазы. Кристаллы заранее рассчитанных фаз возникают и растут равномерно по всему объёму в результате термической обработки. Технология производства изделий из ситаллов сходна и мало отличается от производства изделий из стекла. В отдельных случаях изделия можно формовать методами керамической технологии (см. Керамика). Часто для зарождения кристаллов в состав стекла вводят фоточувствительные добавки, активаторы люминесценции и др. Для производства отдельных видов ситаллов используют шлаки (см. Шлакоситаллы).

Стеклокристаллические материалы ситаллы отличаются:

Мелкодисперсной кристаллической структурой с величиной кристаллов до 2000 нм, равномерно распределеных в стеклообразной матрице.