Стеклокерамика 

это статья про стеклокерамику из англоязычной википедии в машинном переводе

содержание



      Стеклокерамика имеет аморфную фазу и одну или несколько кристаллических фаз и производится путем так называемой «контролируемой кристаллизации» в отличие от самопроизвольной кристаллизации, которая обычно нежелательна при производстве стекла. Стеклокерамика обладает производственным преимуществом из стекла, а также особыми свойствами керамики. При использовании для герметизации некоторые стеклокерамики не требуют пайки, но могут выдерживать температуры пайки до 700 ° C. [1] Стеклокерамика обычно имеет степень кристалличности от 30% до 90% [м / м] и дает множество материалов с интересными свойствами, такими как нулевая пористость , высокая прочность, ударная вязкость, прозрачность или непрозрачность., пигментация , опалесценция , низкое или даже отрицательное тепловое расширение , стабильность при высокой температуре, флуоресценция , обрабатываемость, ферромагнетизм , рассасываемость или высокая химическая стойкость, биосовместимость , биологическая активность , ионная проводимость, сверхпроводимость , изоляционные возможности, низкая диэлектрическая проницаемость и потери, высокое удельное сопротивлениеи разрыв пониженное напряжение Эти свойства могут быть адаптированы путем контроля состава основного стекла и контролируемой термообработки / кристаллизации основного стекла. В производстве стеклокерамика ценится за прочность керамики, ногерметизирующие свойства стекла. 


      Стеклокерамика в основном производится в два этапа: во-первых, стекло образуется в процессе производства стекла. Стекло охлаждают и затем снова нагревают на втором этапе. При такой термообработке стекло частично кристаллизуется . В большинстве случаев зародышеобразователи добавляют к основному составу стеклокерамики. Эти зародышеобразователи помогают и контролируют процесс кристаллизации. Поскольку в отличие от спеченной керамики поры стеклокерамики обычно не прессуются и не спекаются , они не имеют пор.
Существует большое разнообразие стеклокерамических систем, например система Li 2 O × Al 2 O 3 × n SiO 2 (система LAS), система MgO × Al 2 O 3 × n SiO 2(система MAS), ZnO Система Al 2 O 3 × n SiO 2 (система ZAS).
Система LAS в основном относится к смеси оксидов лития , кремния и алюминия с дополнительными компонентами, например, стеклообразующими агентами, такими как Na 2 O, K 2 O и CaO, и рафинирующими агентами. В качестве зародышеобразователей чаще всего используется оксид циркония (IV) в сочетании с оксидом титана (IV). Эта важная система была сначала и интенсивно изучена Хаммелем [2] и Дымом. [3]
После кристаллизации доминирующей кристаллической фазой в этом типе стеклокерамики является твердый раствор с высоким содержанием кварца (HQ ss). Если стеклокерамика подвергается более интенсивной термообработке, эта HQ ss превращается в кеатит-твердый раствор (K ss, иногда ошибочно называемый бета- сподуменом ). Этот переход необратим и реконструктивен, что означает, что связи в кристаллической решетке разорваны и расположены заново. Однако эти две кристаллические фазы показывают очень похожую структуру, как мог бы показать Li. [4]
Наиболее интересными свойствами этих стеклокерамик являются их термомеханические свойства. Стеклокерамика из системы LAS является механически прочным материалом и может выдерживать многократные и быстрые изменения температуры до 800–1000 ° C. Доминирующая кристаллическая фаза стеклокерамики LAS, HQ ss, имеет сильный отрицательный коэффициент теплового расширения(CTE), твердый кеатитовый раствор как все еще отрицательный CTE, но намного выше, чем HQ ss. Эти отрицательные CTE кристаллической фазы контрастируют с положительным CTE остаточного стекла. Регулировка пропорций этих фаз предлагает широкий диапазон возможных CTE в готовом композите. В основном для современных приложений желателен низкий или даже нулевой CTE. Также возможен отрицательный CTE, что означает, в отличие от большинства материалов при нагревании, такое стеклокерамическое сжатие. В определенный момент, обычно между 60% [м / м] и 80% [м / м] кристалличностью, оба коэффициента уравновешиваются так, что стеклокерамика в целом имеет коэффициент теплового расширения, который очень близок к нулю. Также, когда поверхность раздела между материалом будет подвержена термической усталостиСтеклокерамика может быть отрегулирована в соответствии с коэффициентом материала, с которым они будут связаны.
Изначально разработанная для использования в зеркалах и креплениях астрономических телескопов , стеклокерамика LAS стала известной и появилась на внутреннем рынке благодаря использованию ее в стеклокерамических варочных панелях , а также в посуде и посуде или в качестве высокопроизводительных отражателей для цифровых проекторов. ,


Керамические матричные композиты

    Одним из особенно заметных применений стеклокерамики является обработка керамических матричных композитов . Для многих керамических матричных композитов типичные температуры и времена спекания не могут быть использованы, так как разрушение и коррозия составляющих волокон становится большей проблемой по мере увеличения температуры и времени спекания. Одним из примеров этого являются волокна SiC, которые могут начать разлагаться при пиролизе при температуре выше 1470К. Одним из решений этой проблемы является использование стекловидной формы керамики в качестве исходного сырья для спекания, а не керамики, поскольку в отличие от керамики стеклянные гранулы имеют температуру размягчения и, как правило, текут при гораздо более низких давлениях и температурах. Это позволяет использовать менее экстремальные параметры обработки, что делает возможным получение многих новых технологически важных комбинаций волокон и матриц путем спекания.

Варочные панели

    Стеклокерамика от LAS-System является механически прочным материалом и может выдерживать многократные и быстрые изменения температуры. Тем не менее, это не совсем неразрывно. Поскольку это все еще хрупкий материал, как стекло и керамика, его можно разбить. Были случаи, когда пользователи сообщали о повреждении своих варочных панелей, когда поверхность ударялась о твердый или тупой предмет (такой как банка, падающая сверху или другие тяжелые предметы).

В то же время он обладает очень низким коэффициентом теплопроводности и может быть почти прозрачным (15–20% потерь в типичной варочной панели) для излучения в инфракрасном диапазоне .

В видимом диапазоне стеклокерамика может быть прозрачной, полупрозрачной или непрозрачной и даже окрашенной красителями.

 


Стеклокерамической варочной панели


Сегодня существует два основных типа электрических печей с варочными панелями из стеклокерамических:

Эта технология не является совершенно новой, поскольку стеклокерамические плиты впервые были представлены в 1970-х годах с использованием столешниц Corningware вместо более прочного материала, используемого сегодня. Эти гладкие столешницы первого поколения были проблематичны и могли использоваться только с посудой с плоским дном, так как нагрев был в основном проводящим, а не радиационным.

По сравнению с обычными кухонными плитами стеклокерамические варочные панели относительно просты в уходе благодаря их плоской поверхности. Однако стеклокерамические варочные поверхности можно очень легко поцарапать, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы не сдвинуть сковороды по поверхности. Если разливается пища с высоким содержанием сахара (например, варенье), ее нельзя допускать высыхания на поверхности, иначе может произойти повреждение. 

Для достижения наилучших результатов и максимальной теплопередачи вся посуда должна быть с плоским дном и соответствовать размеру зоны горелки.

Бренды и производители 

Кастрюля CorningWare  и другие кухонные принадлежности с рисунком «Василек»



Некоторая известная марка стеклокерамики является ситаллом , Ceran (варочный), Eurokera ( для приготовления еды, печь и камины), церодур (зеркала телескопа) и Macor , Kanger (стеклокерамика для приготовления еды, печи, СВЧ и камины двери) , Немецкий производитель Schott представил Zerodur в 1968 году, а Ceran последовал в 1971 году. Nippon Electric Glass - еще один мировой производитель стеклокерамики, чьи сопутствующие продукты в этой области включают огнестойкое стекло Firelite и Neoceram. Кералит, производства Ветротех Сен-Гобен, является специализированным стеклокерамическим огнестойким и ударопрочным материалом для использования в огнестойких условиях Стеклокерамика, производимая в Советском Союзе / России , известна под названием Ситалл .
Этот же класс материала использовался до конца 1990-х годов в посуде CorningWare , которую можно было брать из морозильной камеры непосредственно в духовку без риска термического удара.


Источники: