 |
|
Фізико-механічні властивості скла
Міністерство аграрної політики та продовольства України
ТЕК БНАУ
Реферат
з Комерційного товарознавства на тему:
Скло і скловироби
Виконала:
Студентка групи КД-31
Борзак Каріна
Перевірила:
Гнєдіч В.І.
План
Вступ
1. Скло та його властивості
2. Класифікація скловиробів
3. Скловироби будівельного призначення
4. Транспортування та маркування
Висновок
Вступ
У природі скло зустрічається у складі вулканічних порід, які швидко охололи з рідкої магми при взаємодії з холодним повітрям чи водою. Іноді скло зустрічається у складі метеоритів, розплавлених при проходженні атмосфери.
Коли встановили ідентичність будови, складу і властивостей звичайного силікатного скла низці мінералів, останні стали кваліфікуватись як різновиди його природні аналоги, отримуючи назви у відповідності до умов формування: вулканічне скло (пемза, обсидіани, пехштейн та ін.), скло метеоритного походження — тектит (молдавіти, лівіти та ін.).
Скло, що використовується у промислових масштабах — матеріал штучного походження, якому властиві такі основні характеристики, як прозорість, твердість, хімічна стійкість, термостійкість. Крім того, скло має властивості, які обумовлюються його прозорістю, електричними та термомеханічними параметрами. Завдяки цьому скло широко використовують майже у всіх галузях техніки, медицині, у наукових дослідженнях та у побуті.
1. Скло (неорганічне скло) — тверда аморфна речовина, прозора, в тій чи іншій частині оптичного діапазону (в залежності від складу), отримана під час застигання розплаву, що має склотворні компоненти.
Склотворний компонент — речовина (оксид, сульфід, селенід, телурид чи фторид елементу), яка в процесі застигання розплавленої маси утворює скло.
Під склом розуміють сплави різних силікатів з надлишком діоксиду силіцію. Розплавлене скло не відразу твердне при охолодженні, а поступово збільшує свою в'язкість, аж поки не перетвориться в однорідну тверду речовину. Скло при твердінні не кристалізується, тому воно не має різко вираженої точки плавлення. На відміну від кристалічних матеріалів скло, при нагріванні у відповідному температурному інтервалі розм'якшується поступово, переходячи з твердого крихкого стану у тягучий високов'язкий і далі — у текучий стан — скломасу.
Склу та іншим речовинам, що знаходяться в аморфному стані, притаманні такі властивості:
- відсутність суворо визначеної температури плавлення. Скло поступово розм'якає і досить плавно переходить в рідкий стан;
- ізотропність. Властивості скла, на відміну від кришталевих речовин, однакові в усіх напрямках;
- відсутність спайності. При розколюванні скло створює раковистий злом.
Найбільш характерними властивостями скла вважається його прозорість, термостійкість, хімічна стійкість та міцність.
Фізико-механічні властивості скла
1)Густинаскла 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.
2)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 МеO значно менша від міцності зв'язку SiО. 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.).
2)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.
3)Крихкість. В діапазоні відносно низьких температур (нижче температури плавлення) скло руйнується від механічного впливу без помітної пластичної деформації і, тому відноситься 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.
4)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).