- •1. Порошковые материалы
- •Общие сведения
- •Конструкционные материалы
- •Механические свойства и назначения порошковых конструкционных общемашиностроительных материалов
- •Механические свойства и назначение порошковых материалов и сплавов цветных металлов
- •1.3. Антифрикционные материалы
- •1.4. Фрикционные материалы
- •1.5. Пористые фильтрующие элементы
- •1.6. Композиционные материалы
- •1.6.1. Общие сведения
- •1.6.2. Строение композиционных материалов
- •1.6.3. Дисперсно-упрочненные материалы
- •1.6.4. Армированные волокнистые материалы
- •Композиция «алюминий – металлическая проволока»
- •1.6.5. Металлокерамические твердые сплавы
- •Неметаллические материалы
- •Строение и свойства полимеров
- •Особенности строения полимеров
- •2.1.2. Свойства линейных полимеров
- •2.1.3. Свойства полимеров сетчатой структуры
- •2.2. Пластические массы
- •Механические свойства термопластических пластмасс
- •2.2.1. Термореактивные пластмассы
- •Механические свойства материалов на основе фенолформальдегидной смолы (с органическим наполнителем)
- •Механические свойства высокопрочных стеклотекстолитов
- •Примечание. Данные прочности по основе помечены звездочкой (*), в направлении перпендикулярно слоям – двумя звездочками (**).
- •2.2.2. Синтетические эластомеры, каучук, резина
- •Физико-механические свойства каучуков и резин
- •2.2.3. Рекомендации по использованию пластмасс в машиностроении
- •2.3. Стекло
- •Свойства некоторых промышленных стекол и ситалла
- •2.4. Керамические материалы
- •2.5. Полупроводниковые материалы
- •Библиографический список
- •1. Порошковые материалы 4
- •1.1. Общие сведения 4
- •1.6.1. Общие сведения 19
- •2.3. Стекло 63
- •2.4. Керамические материалы 67
- •2.5. Полупроводниковые материалы 75
2.3. Стекло
Для получения стекла используют различные комбинации окислов, которые по назначению подразделяются на стеклообразующие, модифицирующие и промежуточные.
К стеклообразующим окислам относятся окислы кремния, бора, фосфора, германия и мышьяка. К модифицирующим окислам, которые используются для изменения физико-химических свойств стекол, относятся окислы щелочных и щелочно-земельных металлов. К промежуточным окислам относятся окислы алюминия, свинца, железа, титана, бериллия, которые могут замещать некоторую часть стеклообразующих окислов в структурном каркасе стекла и обусловливают изменение свойств стекла в нужном направлении.
В жидком состоянии стекло представляет собой сложный расплав кислых и основных окислов. При охлаждении вязкость стекла быстро увеличивается без упорядочения структуры атомов и молекул, входящих в состав стекла.
Стеклообразующий каркас стекол представляет собой непрерывную беспорядочную пространственную трехмерную сетку, в узлах которой расположены ионы, атомы или группировки атомов (pиc. 10). Химический состав стекла можно изменить в широких пределах, поэтому и свойства стекла могут быть достаточно различными. В табл. 7 приведены свойства некоторых промышленных стекол. В целях повышения термической стойкости создаются новые стекла («Мазда», стекло № 31), не содержащие в своем составе щелочных окислов. Такие стекла имеют пониженное значение коэффициента линейного расширения и поэтому обладают повышенной термостойкостью и пределом прочно сти. Механические свойства стекла можно существенно повысить различными методами упрочнения поверхностного слоя стекла термической, химической пли термохимической обработкой (рис. 11).
Термический метод упрочнения заключается в закалке стекла. Сущность закалки стекла заключается в нагреве его до температуры 620... 650 °С, выдержке при этой температуре и в быстром, равномерном охлаждении с обеих сторон. При такой обработке в поверхностных слоях стекла возникают сжимающие остаточные напряжения, благодаря чему стойкость стекла к статическим нагрузкам возрастает в 4...6 раз, прочность на удар – в 5...7 раз, а термическая стойкость – в 2...3 раза.
Химический метод упрочнения заключается в удалении дефектного с микротрещинами поверхностного слоя стекла методом химического травления. Наибольшего эффекта упрочнения можно достичь в результате комбинированного метода упрочнения стекла (см. рис. 9).
Кварцевое стекло. Кварцевые стекла состоят практически из чистого кремнезема SiO2 (99,5 %). Кварцевое стекло отличается высокими показателями термической и химической стойкости (см. табл. 7). Из него изготовляют химически стойкую посуду, чехлы для термопар, изоляторы, электровакуумные изделия, работающие при повышенных температурах.
Б езосколочное стекло. Безосколочное стекло (триплекс) – это комбинированное стекло, состоящее из двух или нескольких слоев обычного промышленного стекла, склеенных с прозрачным эластичным и упругим промежуточным слоем органического полимера. Повышенной безопасностью в работе обладают и закаленные стекла. Для получения высокопрочных и безопасных в работе безосколочных стекол весьма эффективно склеивание нескольких слоев стекол, предварительно закаленных. Безосколочные стекла применяются для остекления автомашин, самолетов, судов, а также для изготовления приборов, работающих при повышенных температурах и давлении.
Пеностекло. Пеностекло получают вспениванием расплавленного стекла при 700...900 °С различными газотворными веществами (мел, уголь, кокс). Пеностекло имеет малую плотность; его используют как звуко- и теплоизоляционный материал. В строительстве при утеплении зданий применение 1 т пеностекла позволяет экономить 85...90 т красного кирпича. Кроме того, пеностекло используют для изготовления фильтров, от которых требуется высокая химическая стойкость.
Свойства пеностекла приведены в табл. 7.
Таблица 7