Курсовая работа: Свойства стекла
Курсовая работа: Свойства стекла
СВОЙСТВА СТЕКЛА
1. Стекло
Стекло — один из прекраснейших материалов, изобретенных еще 3000 лет до нашей эры. Несмотря на «солидный возраст», оно до сих пор честно служит людям, с каждым годом, открывающим в нем новые качества. Стекло — это красивые дома и сверхпрочные материалы, художественные изделия и ткани. Это один из материалов, которым никогда не перестанут любоваться люди. Оно незаменимо в быту и лабораторной практике. О стекле написано сотни книг, проведены и проводятся научные исследования, но до сих пор нет точного определения термина «стекло».
Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания, и обладающие механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.
В стекловидном состоянии могут находиться вещества, как естественного происхождения, так и полученные искусственно. К естественным стеклам относятся: вулканическая магма, пемза, смолы. Искусственные неорганические стекла — переохлажденные расплавы, в состав которых входят окиси кремния, бора, фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов.
Исходными материалами для получения искусственной стекольной массы являются кварцевый песок, кальцинированная сода, поташ, сульфат натрия, мел и известняк, карбонат магния, доломит, карбонат бария, натриевая и калиевая селитры. В некоторые сорта стекол вводят окись алюминия, окись свинца и окислы других металлов.
Основным компонентом стекла является двуокись кремния — кремнезем, температура плавления которого равна 1728°С. Содержание окиси кремния в стекле составляет 50—85%, а в кварцевом стекле 98,8—99,9%. Содержание других компонентов, входящих в состав стекол, приведено в таблицах 1 и 2.
Цветные стекла получают, вводя в шихту окислы или другие соединения разных элементов, например для окраски стекла в синий цвет вводят соединения кобальта, в зеленый — окись хрома, в фиолетовый — соединения марганца, в рубиновый—закись меди или металлическое золото.
| Тип, марка стекла |
Si02 |
А1203 |
в2о3 |
СаО | MgO | РЬО | ВаО |
Zr02 |
ZnO |
Na20 |
К20 |
Fe203 |
| Тюрингенское | 68,74 | 3-4 | 6,2-8 | _ | _ | _ | _ | ___ | 12-18 | 0-8,5 | _ | |
| Унихост | 68,9 | 3,9 | — | 5,5 | 2,9 | — | — | — | — | 17,8 | 1,3 | — |
| АН | 70,7 | 4,2 | 2,3 | 7,0 | — | — | — | — | — | 13,9 | 1,9 | — |
| Х8 | 69,2 | 3,5 | 1,2 | 5,8 | 3,6 | — | — | — | — | 16,0 | 0,9 | — |
| Мурано X | 67,0 | 6,7 | 3,0 | 4,3 | — | — | _ | ___ | — | 19.0 | — | — |
| Содоизвестковое | 71,0 | 0,85 | — | 7.7 | 3,8 | — | 0,5 | — | — | 15,5 | — | |
| Сиал | 75,0 | 6 | 7 | 1,7 | — | — | 4,3 | — | — | 6,5 | — | |
| Симакс | 79,0 | 3 | 11,9 | — | — | — | — | — | — | 5,5 | — | |
| Палекс | 70,84 | 4,48 | 6,31 | 4,17 | 2,02 | — | ____ | — | 2,62 | 8,37 | 0,99 | 0,36 |
| Лабораторное | 69,0 | 4,90 | 4,3 | 4,50 | — | — | 3,5 | — | 5,5 | 8,6 | — | — |
| Ветхайм ам Майн | 69,25 | 5,96 | 8,56 | 0,99 | 0,45 | — | 3,63 | — | ----- | 8.57 | 2,25 | 0,33 |
| 1447 Ш | 64.3-64,7 | 4-7 | 8,7-12,0 | 0,1-0,6 | — | — | — | — | 10-12 | 7-9,7 | — | — |
| G20 | 74,7-75,7 | 4,3-6,2 | 7,0-8,7 | 0,75-1 | — | — | 3,5-4,2 | — | — | 6,5-7,5 | — | 0,1-0,3 |
| 52 | 76,6 | 3 | 6 | — | — | — | 3 | 3 | — | 8 | — | — |
| Корнпнг | 80,0 | 2,71 | 11,31 | 0,76 | — | — | — | — | — | 4,74 | 0,35 | — |
| Совирель | 80,0 | 2,25 | 13,0 | — | — | — | — | — | — | 3,50 | 1,15 | 0,05 |
| Разотерм | 78,25 | 2,74 | 12,18 | 0,85 | — | — | — | — | — | 5,39 | 0,41 | — |
| Дюран 50 | 79,69 | 3,10 | 10,29 | 0,77 | 0,87 | — | — | — | — | 5,20 | — | — |
| Гнзиль | 80,6 | 2,70 | 12,20 | 0,12 | — | — | — | — | — | 4,15 | — | — |
| -Монакс | 74,66 | 3,89 | 13,44 | 0,75 | 0,49 | — | — | — | — | 5,89 | 0,79 | — |
Варят стекло в специальных печах при высоких температурах. Во время варки стекла происходят сложные химические и физические процессы, в результате которых шихта, претерпевая ряд изменений, превращается в осветленную и однородную стекломассу.
Процесс стеклообразования начинается при достижении 1200 1240°С. В заводских условиях стекло варят при 1400—1450°С; осветление стекломассы происходит при 1500 °С. Особые сорта стекла варят при еще более высокой температуре.
2. Физические свойства
Физические свойства стекла зависят от его химического состава, условий варки и последующей обработки. Стекло не имеет определенной точки плавления. Оно переходит в жидкое состояние постепенно, становясь мягче при повышении температуры.
Часто применяют термин «температура размягчения» стекла. По-видимому, эта температура лежит выше температуры отжига стекла, но сама по себе эта величина довольно неопределенна.
Важнейшими свойствами стекла, определяющими условия его варки и дальнейшей обработки, являются вязкость и поверхностное натяжение.
Вязкость. Свойство жидкостей оказывать сопротивление их течению—перемещению одного слоя относительно другого — под действием внешних сил называют вязкостью и обозначают г). Таким образом, вязкость характеризует внутреннее трение, поэтому это свойство часто называют внутренним трением. Вязкость — понятие, обратное текучести. Количественно эту величину выражают силой, действующей на единицу площади соприкосновения двух слоев, которая достаточна для поддержания определенной скорости перемещения одного слоя относительно другого. В системе измерения СГС вязкость измеряется в пуазах; пуазы принято обозначать П: 1 пуаз = 1 дина-секунда/сантиметр = 100 сантипуаз = 10е микропуаз или 1П= 1 дн-с/см = = I г/ = 102 сП = 106 мкП. В единицах измерения СИ вязкость выражается в паскаль-секунда: 1П = 0,1 Па-с.
Вячкость стекла в обычных условиях равна Ю13—10ls П При нагревании вязкость стекла уменьшается, оно делается более мягким и тягучим, так что его можно формовать, подвергать тепловой обработке.
Обрабатывать на пламени стеклодувных горелок можно только размягченное стекло, вязкость которого лежит в интервале от 103 до 10* П. Механическое формование стекла производят при температуре 800—1100 °С и вязкости 104—4 -103 П.
При остывании стекло вновь твердеет. Температура, при которой вязкость стекла достигает 1013П, называется температурой стеклования.
