Nauka o materiałach - wykład 3

Nauka o Materiałach Wykład III Materiały amorficzne, szkła Jerzy Lis Nauka o Materiałach   Treść wykładu: 1. Materiały amorficzne i szkła. 2. Warunki otrzymywania szkieł. 3. Substancje szkłotwórcze. 4. Szkła ceramiczne na przykładzie szkieł  krzemianowych. 5. Szkła metaliczne. 6. Polimery szkliste. 7. Materiały węglowe otrzymywane metodami pirolizy. Nauka o Materiałach     *  Materiały amorficzne (bezpostaciowe)    - materiały  nie posiadające periodycznej budowy krystalicznej    * Materiały takie są układami nietrwałymi termodynamicznie powstającymi w warunkach uniemożliwiających krystalizację.        Bardzo ważną grupę materiałów o budowie  zaliczanej do amorficznej stanowią szkła.  Nauka o Materiałach     Przykłady materiałów amorficznych : Żele:  naturalne np.  opale - SiO2 nH2O - bezpostaciowa uwodniona krzemionka powstająca w warunkach hydrotermalnych lub w szkieletach organizmów żywych  kamienie półszlachetne: opal mleczny, hialit, chryzopraz, ziemia okrzemkowa  żele syntetyczne - produkty reakcji wytrącania z roztworów   Materiały powstałe przez transformację struktur krystalicznych:  naturalne np.   minerały metamiktowe - wysokie zdefektowanie struktury do efektu bezpostaciowego wskutek działania promieniowania naturalnego (monacyt CePO4)  syntetyczne np.  substancje z rozkładu termicznego krzemianów  Nauka o Materiałach   SZKŁO -  substancja stała przechodząca stopniowo bez krystalizacji i w sposób odwracalny)  ze stanu ciekłego do stałego tzn. takiego w którym ich lepkość jest większa od 1013 dPa s.    Uwaga:    Jest to definicja mająca znaczenie historyczne. Obecnie  do szkieł zaliczamy także substancje, które w toku powstawania nie przechodzą przez fazę ciekłą na przykład otrzymywane metodą zol-żel czy drogą  osadzania z fazy    Nauka o Materiałach   WARUNKI POWSTAWANIA SZKŁA I Szkło nie posiada temperatury krystalizacji jedynie przedział temperatur  transformacji Tg w którym stopniowo przechodzi ze stanu ciekłego w stały Nauka o Materiałach WARUNKI POWSTAWANIA SZKŁA II * Wykresy tego typu określają warunki kinetyczne przejścia przemiany fazowej.    * Parametrem decydującym o charakterze przemiany jest krytyczna prędkość  chłodzenia  V kryt  =  ∆ T/tm = (To - Tm)/tm    Wykres CTP (TTT) Czas (time) Temperatura (temperature) Przemiana (transformation) Nauka o Materiałach WARUNKI POWSTAWANIA SZKŁA III   *  Praktycznie każdą substancję można  przeprowadzić w stan amorficzny stosują  odpowiednio dużą szybkość chłodzenia    Substancja V  kr  [K/s]  szkło sodowe 4.8  krzemionka 7  10-4 

(…)

… atomowego.
Nauka o Materiałach
SUBSTANCJE SZKŁOTWÓRCZE
łówne grupy substancji szkłotwórczych tj.
tworzących szkła w warunkach normalnych.
A.
ierwiastki: S, Se, Te, As, C, B, Si, P
. Tlenki: SiO2, B2O3, P2O5, GeO2, As2O5
. Związki z grupą hydroksylową: alkohole, gliceryna
Nauka o Materiałach
SZKŁA CERAMICZNE I
•Podstawowym tlenkiem szkłotwórczym jest SiO2
•Jednostką strukturalną krzemionki i krzemianów…
…-wapniowe
-SiO2 - 75% (piasek szklarski)
-CaO - 10% ( wapno, węglan wapnia)
-Na2O - 15% (soda)
-barwniki -<0.2%( tlenki metali przejściowych)
Nauka o Materiałach
TECHNOLOGIA PRODUKCJI SZKŁA V
II. Przygotowanie zestawu
Zestawienie zestawu szklarskiego polega na odważeniu według receptury
odpowiednio dobranych i przygotowanych surowców.
Proces sporządzania zestawu odbywa się w ruchu ciągłym..
Sporządzanie…
…
-Kontrola jakości
-Dystrybucja
Nauka o Materiałach
TECHNOLOGIA PRODUKCJI SZKŁA III
I. Surowce
Surowce stosowane do produkcji szkła są pochodzenia mineralnego (np.:
piasek, wapień, dolomit, anhydryt, chromit itp.) oraz produktami przemysłu
chemicznego (np.: soda).
Wyżej wymienione surowce dostarczane są transportem w cysternach
samowyładowczych i składowane są w silosach.
Piasek – głownie z kopalni…
... zobacz całą notatkę