Охарактеризуйте технический и пиролитический графиты, назовите области их применения.

Технические графиты в течение многих лет успешно используются в различных отраслях промышленности.

Технический графит представляет собой поликристаллический жаропрочный материал, получаемый смешением наполнителя (обожженного нефтяного кокса) и связующего - каменноугольного пека. Такую смесь формуют и обжигают в инертной атмосфере. Для ускорения роста кристаллов материал нагревают затем до 1927 - 3038 СС.

Стойкостьтехнических графитов к окислению повышают тремя основными методами: нанесением различного рода защитных покрытий, пропиткой углеродосодержащими растворами с последующей графитизацией и уплотнением из газовой фазы при термической диссоциации углеводородов.

Для получениятехнических графитов используется твердое сырье, например нефтяной кокс с каменноугольным пеком в качестве связующего

Пирографит получается термическим разложением углеводородов на нагретой до 2100-2200С поверхности. Его малопористый слой, повторяющий рельеф поверхности, на которой происходит осаждение, характеризуется ярко выраженной анизотропией свойств параллельно и перпендикулярно плоскостям отложения (например, параллельно им теплопроводность очень велика, а перпендикулярно очень мала). При температурах выше 2500С его механическая прочность выше, чем у всех других известных материалов. Он устойчив к воздействию тепловых ударов.

Область применения

Он нашел ряд важных применений в технике очень высоких температур (в спецтехнике), ядерной энергетике и химической промышленности. Пиролитический графит - наиболее подходящий материал для изготовления термозащитных и теплоотводящих устройств, тиглей для плазменного испарения, электродов травления в агрессивных средах, также используется в качестве конструкционного и тигельного материала в производстве полупроводников, стекла, монокристаллов и чистых металлов; применяется как эрозионно-устойчивый материал.

4. Опишите неорганическое техническое стекло, назовите его состав, разновидности, свойства и применение. Какими способами повышают качество стекла?

Неорганическое стекло следует рассматривать как особого вида затвердевший раствор – сложный расплав высокой вязкости кислотных и основных оксидов. Стекловидное состояние является разновидностью аморфного состояния вещества. При переходе стекла из расплавленного жидкого состояния в твердое аморфное в процессе быстрого охлаждения и нарастания вязкости беспорядочная структура, свойственная жидкому состоянию, как бы "замораживается". В связи с этим неорганические стекла характеризуются неупорядоченностью и неоднородностью внутреннего строения.
В состав неорганических стекол входят стеклообразующие оксиды кремния, бора, фосфора,
германия, мышьяка, образующие структурную сетку и модифицирующие оксиды натрия, калия,лития, кальция, магния, бария, изменяющие физико-химические свойства стекломасс. Кроме того, в состав стекла вводят оксиды алюминия, железа, свинца, титана, бериллия, которые самостоятельно не образуют структурный каркас, но могут частично замещать стеклообразующие оксиды и этим сообщать стеклу нужные технические характеристики.
В связи с этим промышленные стекла являются сложными многокомпонентными системами.
Стекла классифицируют по ряду признаков: по стеклообразующему веществу, по содержанию
модификаторов и по назначению. В зависимости от химической природы стеклообразующего
вещества, стекла подразделяются на
силикатные (SiO₂);

алюмосиликатные (Al₂O₃-SiO₂);

боросиликатные (B₂O₃-SiO₂);

алюмоборосиликатные (Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂);

алюмофосфатные (Al₂O₃-P₂O₅).

- содержанию модификаторов стекла бывают
щелочными (содержащими оксиды Na₂O,K₂O);

бесщелочными;

кварцевыми.

- назначению все стекла подразделяются на
технические (оптические, светотехнические, электротехнические, химико-лабораторные,

приборные, трубные);
строительные (оконные, витринные, армированные, стеклоблоки);

бытовые стеклотара, посудные, бытовые зеркала).

^ Свойства стекла.
При нагреве стекло плавится в некотором температурном интервале, который зависит от состава. Механические свойства стекла характеризуются высоким сопротивлением сжатию (500–2000 МПа), низким пределом прочности при растяжении (30 –90 МПа) и изгибе (50-150 МПа) (рис. 90). Модуль упругости высокий (45-100 МПа), коэффициент Пуассона m =0,184-0,26. Твердость по шкале Мооса равна 5-7 единицам. Ударная вязкость стекла низкая (1,5 – 2,5 кДж/м²), оно хрупкое, более высокие механические характеристики имеют стекла бесщелочного состава и кварцевые.
Важнейшими специфическими свойствами стекол являются их оптические свойства: светопрозрачность, отражение, рассеяние, поглощение и преломление света. Обычное неокрашенное листовое стекло пропускает до 90%, отражает 8% и поглощает 1% видимого и частично инфракрасного света. Ультрафиолетовое излучение поглощает полностью.
Механическая прочность и термостойкость стекла могут быть повышены путем закалки с температур выше температуры стеклования и термического упрочнения, путем образования на поверхности полимерной пленки.
^ Применение технических стекол. Для остекленения транспортных средств используют преимущественно триплексы, термопан и закаленные стекла. Оптические стекла, применяемые в оптических приборах и инструментах, подразделяют на кроны, отличающие малы преломлением, и флинты с высоким содержанием оксида свинца и большим значение коэффициента преломления. Кварцевое стекло вследствие высокой термической и химической стойкости применяют для изготовления тиглей, чаш, труб, наконечников, лабораторной посуды.

5. Что такое ситаллы, укажите способы их получения, разновидности, свойства и применение?

Ситаллы получают на основе неорганических стекол путем их полной или частичной управляемой кристаллизации. Термин ситаллы образован от слов: стекло и кристалл. От неорганических стекол они отличаются кристаллическим строением, а от керамических материалов – более зернистой и однородной микрокристаллической структурой (рис. 91). Ситаллы получают путем плавления стекольной шихты специального состава с добавкой нуклеаторов (катализаторов), которые в свою очередь имеют кристаллическую решетку и при определенных условиях образуют центры кристаллизации, и охлаждения расплава до пластического состояния и формования из него изделий путем методами стекольной технологии и последующей ситаллизацией. Ситалловые изделия получают также порошковым методом спекания.
Ситаллы подразделяются на фотоситаллы, термоситаллы и шлакоситаллы. В отличии от обычных стекол, свойства которого определяются в основном его химическим составом, для ситаллов решающее значение имеет структура и фазовый состав. Причина ценных свойств ситаллов заключается в их исключительной мелкозернистости, почти идеальной поликристаллической структуре. Свойство ситаллов изотропны. В них совершенно отсутствует вязкая пористость. Усадка материала при его переработке незначительна. Большая абразивная стойкость делает их малочувствительными к поверхностным дефектам.
Плотность ситаллов лежит в пределах 2400-2950 кг/м³, прочность при изгибе – 70-350 МПа, временное сопротивление – 112-161 МПа, сопротивление сжатию – 7000-2000 МПа. Модуль упругости 84 – 141Гпа. Прочность ситаллов зависит от температуры. Твердость их близка к твердости закаленной стали (V - 7000-10500 МПа). Они весьма износостойки (f_тр = 0,07-0,19). Коэффициент линейного расширения лежит в пределах (7– 300) 10^-7 с^-1. По теплопроводности ситаллы в результате повышенной плотности превосходят стекла. Термостойкость высокая D t = 50 -900⁰С. Применение ситаллов определяется их свойствами.

Дата добавления: 2015-10-21