Главная | Обратная связь

Фізико-механічні властивості скла

• Густина скла залежить від його хімічного складу. Вважається, що мінімальну густину має кварцове скло — 2203 кг/м³. Найменшу густину має боросилікатне скло, і, навпаки, густина скла, що містять оксиди свинцю, вісмуту, танталу сягає 7500 кг/м³. Збільшення густини при введення модифікаторів викликано заповненням порожнин просторового метало-силікатного каркасу, в результаті чого збільшується величина маси одиниці об'єму. Густина звичайних натрій-кальцій-силікатних видів скла, в тому числі віконних, коливається в межах 2500…2600 кг/м³. При підвищенні температури з кімнатної до 1300 °C густина більшості видів скла зменшується на 6…12 %, тобто в середньому на кожні 100 °C густина зменшується на 15 кг/м³. Табличні значення густини скла знаходяться у діапазоні від 2400 до 2800 кг/м³. Значення густини загартованих і відпалених зразків скла розрізняються на 0,08…0,09 кг/м³ одиниць другого знака після коми. В загартованому склі зафіксовано структуру розплаву, котра має більший об'єм у порівнянні із структурою відпаленого скла.
• Пружність скла також залежить від його хімічного складу і модуль Юнга для силікатного скла може змінюватися від 48 ГПа до 83 ГПа, модуль зсуву — 22…32 ГПа, коефіцієнт Пуассона — 0,17…0,3. Наприклад, у кварцового прозорого скла модуль Юнга становить 71,4 ГПа. Залежність модулів пружності від хімічного складу скла є неоднозначною. При збільшенні у складі скла вмісту оксидів лужних металів модулі пружності зменшуються, так як міцність зв'язків MeO значно менша від міцності зв'язку SiO. Уведення у склад до 12 % CaO чи B₂O₃, а також оксидів лужноземельних елементів Al₂O₃ та PbO сприяє зростанню модуля Юнга. Модуль пружності скла після гартування зростає на 8…10 %.
• Міцність. Вироби зі скла здатні витримувати набагато вищі напруження на стиск, ніж на розтяг. Для звичайного скла границя міцності на стиск становить у залежності від складу від 500 до 2500 МПа (у віконного скла близько 1000 МПа), на згин — 0,03…0,12 МПа. Шляхом загартовування скла вдається підвищити його міцність у 3 — 4 рази. Також значно підвищує міцність скла обробка його поверхні хімічними реагентами з метою видалення дефектів поверхні (найдрібніших тріщин, подряпин і т. д.).
• Твердість скла, як і багато інших властивостей, залежать від виду та вмісту домішок. За шкалою Мооса твердість скла становить 6-7 од., що знаходиться між твердістю апатиту і кварцу. Найтвердішими є кварцове скло, малолужне боросилікатне скло із вмістом Al₂O₃ до 10…12 % та алюмосилікатне скло з високим вмістом Al₂O₃. Зі збільшенням вмісту лужних оксидів твердість скла зменшується. Найм'якішими буде свинцеве скло.
• Крихкість. В діапазоні відносно низьких температур (нижче температури плавлення) скло руйнується від механічного впливу без помітної пластичної деформації і, тому належить до ідеально крихких матеріалів (поряд з алмазом та кварцом). Дана властивість може бути охарактеризована питомою ударною в'язкістю. Як і у попередніх випадках, зміна хімічного складу дозволяє регулювати і цю властивість: наприклад, введення брому підвищує міцність на удар майже удвічі. Силікатні види скла мають ударну в'язкість в межах 1,5…2,0 кН/м, чим у 100 разів поступаються залізу.
• Теплопровідність скла досить незначна і становить 0,0017…0,032 кал/(см·с·град) або від 0,711 до 13,39 Вт /(м·К). У віконного скла ця цифра дорівнює 0,0023 кал/(см·с·град) чи 0,96 Вт /(м·К).