Производство ситаллов

Ситаллами называются материалы из полностью или частично равномерно закристаллизованного стекла или шлака (шлакоситаллы). Термин предложен И.И. Китайгородским и происходит от сочетания слов «стекло (силикат)» и «кристалл». Ситаллы относятся к новым материалам и применяются в промышленных масштабах с начала 60-х годов XX столетия.

Ситаллы имеют мелкокристаллическую структуру с размерами кристаллов

О /

менее 1 мкм. Содержание кристаллической фазы в них достигает 96 %, а аморфной фазы не более 50 % .

Состав ситаллов весьма разнообразен: наиболее распространены литиевые ситаллы ЫгО - AI2O3 - SiCh, отличающиеся высокой термостойкостью и малым коэффициентом термического расширения; магниевые ситаллы MgO - AI2O3 -SiC>2, обладающие, помимо этих свойств, оптической и радиопрозрачностью, кальциевые, цинковые, кадмиевые и марганцевые ситаллы состава: Me - AI2O3 -SiO2, где Me = Са, Zn, Cd, Мп, характеризующиеся высокой диэлектрической постоянной, термостойкостью и прозрачностью для видимого и инфракрасного излучения.

Для всех ситаллов характерны высокая (до 1450 °C) температура плавления, малая пористость и газонепроницаемость, химическая и термическая стойкость, высокая твердость и механическая прочность, по которой некоторые образцы в девять раз превосходят стекла, малый коэффициент термического расширения, износоустойчивость.

Ситаллы и шлакоситаллы применяют для изготовления строительных деталей (плитки, ступени, подоконники), труб, подшипников, работающих без смазки до 500 °C, поршней и цилиндров двигателей внутреннего сгорания, режущих элементов буров, обкладки шаровых мельниц, обтекателей ракет. Получают их теми же методами, что и стекло.

Ситаллы (шлакоситаллы) получают регулируемой принудительной кристаллизацией стекла или шлакомассы путем внесения в расплав катализаторов кристаллизации. Катализаторы создают во всем объеме стекломассы центры кристаллизации и вызывают интенсивный и равномерный рост кристаллов в аморфной стекломассе. В качестве катализаторов кристаллизации используют металлы в коллоидном состоянии (золото, медь, серебро, платина), фториды и фосфаты некоторых металлов.

1 - плавление стекла или шлака, 2 - формование изделия, 3 - выдержка (первая) при температуре 500 - 700 °C, 4 - выдержка до полной кристаллизации при температуре 900 - 1000 °C, 5 - охлаждение изделия

Рисунок 20 - Стадии получения ситаллов из стекла или шлака

Технологический процесс получения ситаллов из стекла или шлака складывается из пяти последовательных операций. Температурный цикл превращения стекломассы в ситалл в этом процессе представлен на рисунке 20. Цифры на рисунке обозначают временной интервал соответствующей операции

Производство керамических материалов

Керамическими материалами или керамикой называют поликристаллические материалы и изделия из них, полученные спеканием природных глин и их смесей с минеральными добавками, а также оксидов металлов и других тугоплавких соединений. Керамические материалы весьма разнообразны и могут быть классифицированы по нескольким признакам.

  • 1. По составу: кислородсодержащие, в том числе: силикатные, из оксидов металлов (магния, бериллия, алюминия и др.); бескислородные, в том числе: карбидные, нитридные, боридные, силицидные.
  • 2. По применению: строительные (кирпич, черепица); огнеупоры; тонкая керамика (фарфор, фаянс); специальная керамика.
  • 3. По структуре и степени спекания: пористые или грубозернистые (кирпич, огнеупоры, фаянс), спекшиеся или мелкозернистые (фарфор, специальная керамика).
  • 4. По состоянию поверхности: глазурованные и неглазурованные.

В качестве сырья для производства силикатных керамических материалов используют вещества, обладающие свойством спекаемости. Спекаемость -свойство свободно насыпанного или уплотненного (сформованного в изделие) порошкообразного материала образовывать при нагревании до определенной температуры поликристаллическое тело - черепок. Таким сырьем являются:

  • 1) пластичные материалы (глины);
  • 2) непластичные добавки (кварцевый песок);
  • 3) плавни и минерализаторы (карбонаты кальция и магния).

Вопросы для самопроверки:

  • 1. Общая характеристика и структура силикатов.
  • 2. Классификация силикатных материалов.
  • 3. Вяжущие материалы. Виды, свойства и применение.
  • 4. Состав и получение портланд-цемента.
  • 5. Виды модулей цемента.
  • 6. Реакции, лежащие в основе процесса затвердевания цемента.
  • 7. Стекла. Структура, состав и свойства.
  • 8. Сырье для производства стекол.
  • 9. Ситаллы. Определение, состав и свойства.
  • 10. Получение и области применения ситаллов.
  • 11. Классификация керамических материалов.
  • 12. Сырье для получения силикатных керамических материалов.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >