Плавленные материалы

Панели из профильного стекла (стеклопрофилит). Отечественной промышленностью освоен выпуск профилированных стеклянных изделий больших размеров. Подобные изделия имеют коробчатый, ковровый, ребристый и другие профили и используются для монтажа светопропускающих перегородок и перекрытий.

Ситаллы

Ситаллы получают путем направленной кристаллизации стекол или расплавов различных составов, протекающей во всем объему отформованного изделия. Микроструктура ситаллов характеризуется наличием мелких кристаллов, равномерно распределенных в стекле. В большинстве случаев процесс кристаллизации доводится почти до конца, так что количество стекло фазы не превышает нескольких процентов. Средний размер кристаллов в ситаллах - 1-2 мкм, в то время как толщина прослойки из стекла не превышает десятых долей микрона. Отдельные кристаллы сами по себе обладают неодинаковыми свойствами в разных кристаллографических направлениях, однако благодаря их беспорядочной ориентации анизотропия в ситаллах отсутствует.

Для изготовления ситаллов используют те же исходные компоненты, что и для стекла, а также специальные добавки - катализаторы кристаллизации (соединения титана, лития, циркония и др.). однако при производстве ситаллов предъявляются повышенные требования в отношении чистоты сырья и соблюдения установленного технологического режима.

Получение ситаллов включает следующие технологические операции. Шихта, содержащая катализатор, подвергается плавлению, при этом катализатор кристаллизации растворяется в расплавленном стекле. Из расплава формируется изделие теми же методами, что и при производстве стекла. Затем изделие охлаждается до температуры выделения микроскопических частиц катализатора, которая обычно на 50°С превышает температуру отжига стекла. На этой стадии производится выдержка в течение 1 ч для образования максимального количества частиц катализатора. На следующей стадии термообработки изделие нагревают до температуры, соответствующей максимальной скорости образования и роста кристаллов ситалла и выдерживают при этой температуре до возможно более полного завершения кристаллизации. Наконец, ситалловое изделие охлаждают до комнатной температуры.

Регулируя режимы термообработки, можно изменить степень кристаллизации, размеры кристаллов, что отражается на свойствах изделия.

Ситаллы обладают благоприятным сочетанием многих важных свойств: высокой механической прочностью, влаго- и газонепроницаемостью, термостойкостью, высокой температурой размягчения, хорошими диэлектрическими свойствами, химической стойкостью.

Ситаллы выдерживают сравнение с рядом конструкционных материалов - легированными сталями, черными металлами, алюминием и превосходят по своим свойствам стекло.

Твердость некоторых ситаллов приближаются к твердости закаленной стали и почти в 25 раз больше твердости шлифованного оконного стекла.

Ситаллы обладают высокой стойкостью к действию сильных кислот (кроме плавиковой) и щелочей. Значительная механическая прочность, а также химическая стойкость способствуют применению ситалловых изделий в химической и нефтехимической промышленности. Термостойкость изделий из ситалла равна 200°-700°С, а иногда достигает 1100°С.

Высокие термомеханические свойства предопределяют использование ситалловых изделий в специальных областях строительства. Они находят применение для изготовления деталей, сохраняющих стабильные размеры при изменениях температуры (например, фундаменты особо точных станков). Трубы из ситалла применяют для изготовления теплообменников.

Полученные ситаллы, поглощающие медленные нейтроны, а также отличающиеся жаростойкостью и способностью герметически паяться со сталью. Эти ситаллы используют при изготовлении стержней в ядерных реакторах и для устройства биологической защиты.

Разработан эффективный и экономически выгодный способ получения ситаллов из огненно-жидких металлургических шлаков. Для получения шлакоситаллов в расплавленный шлак вводят корректирующие добавки и добавки-катализаторы, ускоряющие кристаллизацию шлаков. В качестве кристаллизаторов используют чаще всего TiO2, P2O5, CaF2, сульфиды тяжелых металлов Fe и Mn в количестве 4-5% при охлаждении огненно-жидкого шлака происходит выделение тонкодисперсных частичек катализатора, которые являются зародышами кристаллизации расплава. Отформованное от расплава изделие подвергают термообработке по определенному режиму.

Объемная масса шлакоситаллов 2500-2650 кг/м³, предел прочности при сжатии - 500-600 МПа, модуль упругости - 11 · 10 · 4МПа, рабочая температура - до 750°С, температура размягчения - 950°С, водопоглощение практически равно нулю.

По внешнему виду шлакоситалл представляет собой плотный, тонкозернистый, непрозрачный материал. Практически можно получить шлакоситалл любого цвета путем использования в процессе изготовления изделий различных керамических красок. Из шлакоситалла изготавливают дешевые и высококачественные изделия, отличающиеся высокой долговечностью и используемые в жилищном и промышленном строительстве для устройства лестничных ступеней, плиток для полов, подоконников, внутренних перегородок и других деталей. Волнистый и плоский листовой шлакоситалл можно применять как кровельный и стеновой материал.

Шлакоситалл применяют в гидротехническом строительстве для облицовки ответственных частей гидросооружений, а также в дорожном строительстве в качестве плиты для тротуаров, дорожных покрытий, бортовых камней. Листовой шлакоситалл можно использовать как декоративно-отделочный материал для наружной и внутренней облицовки различных сооружений.

Вспененный шлакоситалл (пеношлакоситалл) имеет ячеистую структуру, как и пеностекло, но отличается от него своим строением. Пеношлакоситалл является эффективным теплоизоляционным материалом, поскольку он обладает незначительным водопоглощение и малой гигроскопичностью. Его используют для утепления стен и перекрытий, а также для звукоизоляции помещений. Изделия из пеношлакоситалла могут работать при температурах до 750°С, поэтому также их применяют также для изоляции теплопроводов и промышленных печей.

2