О кристаллизации стекла

Чтобы избежать появления в стекле кристаллов, надо знать законы, управляющие числом новообразований и их линейным ростом.

В жидком состоянии расплава молекулы совершают хаотическое тепловое движение и сталкиваются одна с другой, образуя метастабильные агрегаты, которые перегруппировываются и образуют центры кристаллизации. К центрам присоединяются новые частицы вещества, кристаллы растут. При понижении температуры скорость движения молекул падает, но кристаллы еще растут под влиянием увеличения коэффициента диффузии, который зависит от вязкости. При переохлаждении вязкость возрастает чрезвычайно быстро и рост кристаллов прекращается.

Процессы кристаллизации расплава стекломассы в самом общем виде показаны на рис. 4.

Скорость образования некоторого числа центров кристаллизации (ЧЦК) и скорость линейного роста кристаллов (ЛРК) как тепловые процессы подчиняются вероятностному выражению.

Способность расплава к кристаллизации выясняется из сравнения взаимного расположения графиков ЧЦК и ЛРК. Если максимумы ЧЦК и ЛРК находятся при близких температурах, то кристаллизация наступает легко, если они разнесены, то кристаллизация затруднена.

Максимум у ЛРК для всех расплавов лежит вблизи температуры плавления Т_пл. Благодаря этому большинство расплавов можно перевести в стеклообразное состояние.

Если абсолютное значение максимума ЧЦК. велико, то образуется большое число мелких кристаллов. Если велик максимум ЛРК, то образуются кристаллы большого размера.

Четкое представление о кристаллизационной способности расплава стекломассы данного химического состава позволяет сознательно управлять режимом варки, выработкой и термической обработкой стекла, добиваясь его получения без кристаллизации. На рис. 4 заштрихована область, в которой расплав находиться в переохлажденном состоянии.

Увеличение числа вязких компонентов состава, хороший провар и однородность шихты снижают кристаллизационную способность стекломассы.

Стекла

Стеклами называются вещества, находящиеся в стеклообразном состоянии, если им присущи по крайней мере следующие признаки:

1) аморфное состояние вещества;

2) твердость при обычной температуре;

3) прозрачность, хотя бы для некоторой части спектра видимого излучения;

4) малая электро- и теплопроводность;

5) стойкость к реагентам атмосферы и воды;

6) однородность по всему объему.

Стекла с этими признаками называют промышленными, техническими, оптическими и

т. п., в зависимости от их назначения. Они состоят главным образом из окислов, которые делят на кислотные: SiO₂, В₂О₃, Р₂О₅; основные: CaO, Na₂O, K₂O, ВаО и др., а также двойственного действия — Аl₂О₃. Наиболее распространены самые простые трехкомпонентные составы SiO₂, Na₂O, CaO. Оптические стекла наиболее сложные, они в составе имеют до десяти компонентов, например La₂O₃, ThO₃, Nd₂O₃ и др.

Стекла определяют обычно по стопроцентной формуле химического состава, например, 72% SiO₂, 10% CaO, 18% К₂О.

Требования, выдвигаемые развитием науки и техники, привели к созданию бескислородных халькогенидных и фторберилатных, а также германатных, фосфатных и теллуритных стекол, необходимых для оптических целей.

Оптическое стекло в узком смысле этого понятия — материал, идущий на изготовление деталей оптических систем приборов, отличающийся наивысшими кондициями качества по однородности и повторяемости свойств по всему объему тела.

Дата добавления: 2014-10-10; просмотров: 257; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!