Свойства стекол в твердом срстоянии
Физические свойства:
1. Плотность d= M/V [кг/м3]
Среди силикатных стекол наименьшую плотность имеет кварцевое стекло- 2200 кг/м3. С введением остальных оксидов плотность увел-ся и уже для обычных Na, Ca- силикатных стекол составляет 2500-2600 кг/м3
2.Твердость – это способность стекол сопротивляться вдавливанию. По шкале Мооса твердость стекол 6-7 ед., что находится между твердостью кварца и апатита (от 4000 до 10000мПа). Наиболее твердыми являются кварцевые стекла, а так же малощелочные боросиликатные. С увеличением содержания щелочных оксидов твердость снижается, а наиболее мягкими являются многосвинцовые стекла.
3.Прочность –это свойство материалов сопротивлятся разрушению при воздействии внешней разгрузки. Меры прочности является предел прочности, т.е. максимальное напряжение вызывающее разрушение материала под действием статической нагрузки. Различают пределы прочности: на сжатие, растяжение, изгиб. Максимальный предел прочности у силикатных материалов, в том числе и у стекла – на сжатие: от 0,5 до 2,5 ГПа. На растяжение в 10-15 раз ниже. В целом предел прочности у закаленного стекла в 3-4 раза больше, чем у оттожженного.
4.Хрупкость. В области комнатных температур стекло всместе с алмазом и кварцем относятся к идеально хрупким материалом т.е. способно разрушатся без какой либо заметной пластической деформации. Это свойство описывается ударной вязкостью. У стекла оно составляет 1,5-2 кН * м, что примерно в 100 раз ниже, чем у металлов.
Теплофизические свойства:
По теплопроводности стекло является плохим проводником тепла, по термостойкости оно близко ко всем силикатным материалам. Поскольку при нагревании в стекле возникают термоупругие напряжения сжатия, а при охлаждении напряжения растяжения, то изделие из стекла легче переносят резкий нагрев, чем резное охлаждение.
ТКЛР среди силикатных стекол минимальное 5*10-7 К-1, у кварцевого стекла при введении щелочных оксидов ТКЛР увеличивается.
Оптические свойства:
К ним относятся поглощения, преломление, рассеивание и отражение света. При падении луча наблюдаются следующие явления: -отражение света от поверхности раздела (стекло-воздух) -поглощение и рассеивание света в стекле
-преломление и пропускание света.
Для листового стекла, толщенной 1см, коэффициенты составляют пропускание 88-90%, поглощение 0,5-3%, отражение 8-9% . Особо высокой прозрачностью отличаются оптические стекла. Для уменьшения коэффициента отражения на поверхность стекол наносят тонкие пленки материалов имеющих меньше коэффициент преломления чем стекло. Что позволяет снизить коэффициент отражения до 0,3-0,7%.
Главные сырьевые материалы в технологии стекла. Требования к пескам, применяемым в стеклоделии.
Сырьевые материалы делятся на основные и вспомогательные. Основные-материалы, посредством которых в стекло вводятся оксиды стеклообразователи и модификаторы. К ним относятся: SiO2-кварцевый песок(требования к нему: содержание SiO2 не менее 96%, содержание оксида железа для разных изделий в песке допускается не более: для оптического 0,01%; для хрусталя-0,01-0,015%; для технического 0,03-0,08%; для оконных-0,05-0,15%; для стеклотары-0,05-0,25%; зерновой состав) Песок-осадочная порода, мелкообломочная, с размерами зерен 0,1-2мм.Наиболее пригодны пески 0,15-0,4мм. Для особо чистых иногда вместо песка используют молотый кварц или горный хрусталь.
В2О3 –вводится борной кислотой Н3ВО3 и Na2B4O7 *10H2O(кристаллическая бура) , Na2B4O7(безводная кальцинированная бура), В2О3-борный ангидрид. Al2O3- технический глинозем вводится полевым шпатом (К2О)(Na2O)*(Al2O3*6SiO2)-нифелины, (К2О)(Na2O)*(Al2O3*2SiO2)- пегматит-природная смесь, состоящая на 75% из полевого шпата и на 25% из кварца, каолин Al2O3*2SiO2*2H2O. Na2O-содаNa2CO3, Селитра NaNO3, комплексное сырье. K2O-K2CO3 поташ, KNO3 комплексное сырье. LiO- Li2CO3. CaO-CaCO3 (мел, известняк, мрамор). МgO-доломит, магнезит. ZnO-цинковые белила. Всегда в состав шихты вводят до 30% и более стеклобоя