Наприклад, будова фарфора

Фарфор являє собою ГЕТЕРОГЕННУ СИСТЕМУ. Його будова залежить від:

- складу та виду вихідних матеріалів;

- їх співвідношення;

- умов та режимів технологічної обробки.

Основні елементи структури фарфору:

СКЛОПОДІБНА ФАЗА –розплав польового шпату з частково розчиненими в ньому зернами кварцу та глинозему. Іноді, польовошпатне скло з кристалами МУЛІТУ. Від цієї фази залежить просвічуваність кераміки. Чим менше глинистих речовин, тим просвічування вище, але нижчі міцність та термостійкість. Чим більше глинозему та муліту у склоподібній фазі та дрібніша ступінь помелу вихідних матеріалів, тим вищі механічні властивості та термостійкість.

КРИСТАЛІЧНА ФАЗА –кристали муліту, а також часточки кварцу та каолінітного залишку, що не розчинилися у склоподібній масі. На її долю припадає 30%. МУЛІТ має волокнисту будову у вигляді голок – має високу механічну міцність, хімічну та термічну стійкість.

Зерна кварцу та кристали муліту утворюють каркас, який міцно цементується аморфним склом.

ГАЗОВА ФАЗА (пори) –у фарфоровому черепку займають об’єм до 5%, водопоглинання приблизно 0,1-0,2%.Вони частково знижують просвічуваність та механічну міцність.

ВИДИ КЕРАМІКИ.

Кераміку поділяють на побутову та спеціальну.

Спеціальна кераміка:

- на основі чистих оксидів (оксидна);

- безкиснева.

У виробництві ОКСИДНОЇ кераміки використовують в основному оксиди Al ₂O₃ (корунд), Zr₂O, MgO, CaO, BeO.

Структура кераміки однофазна полікристалічна. Окрім кристалічної фази може міститися невелика кількість газів (пори) та склоподібної фази, яка утворюється в результаті наявності домішок у вихідних матеріалах. Температура плавлення чистих оксидів перевищує 2000⁰С, тому їх відносять до класу високовогнетривких.

ОКСИДНА кераміка має більш високу міцність при стисканні ніж при розтягуванні та вигинання. З підвищенням температури міцність кераміки знижується.

БЕЗКИСНЕВА КЕРАМІКА. До тугоплавких безкисневих сполук відносять сполуки елементів з вуглецем (МеС) –карбіди, з бором (МеВ0 –бориди, з азотом (МеN) –нітриди, з кремнієм (МеSi) – силіциди та з сіркою (МеS) –сульфіди. Ці сполуки відрізняються високими:

- вогнетривкістю (2500-3500⁰С)

- твердістю (іноді такою як у алмазу)

- зносостійкістю по відношенню до агресивних середовищ

- але вони крихкі.

4.5.ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ ТА ВЛАСТИВОСТІ СИТАЛІВ

Ситали одержують на основі неорганічного скла, шляхом їх повної або часткової кристалізації, що керується.

Термін “ситали” утворений від слів: “скло” та “кристал”. За кордоном їх називають СКЛОКЕРАМІКОЮ, ПІРОКЕРАМІКОЮ. Від СКЛА ситали ВІДРІЗНЯЮТЬСЯ мінералогічним складом та мікрокристалічною будовою, а від КЕРАМІКИ більш мілкозернистою та однорідною мікрокристалічною структурою.

До складу ситалів входять:

- склоутворюючі оксиди (Al, Si, Mg, Ca, Li);

- каталізатори (нуклеатори) це солі світлочутливих металів Au та Ag, Cu, а також фтористі і фосфатні сполуки і глушники.

Одержання ситалів: із розплавленого скла певного складу у присутності каталізаторів (соті долі % Au та Ag), отримують вироби, які після охолодження знаходяться у склоподібному стані. Повторне нагрівання до температури склування (400 –600⁰С) викликає утворення у склі зародків кристалізації. На них при нагріванні відбувається виділення скла в кристалічному стані.

Ступінь кристалізації в ситалах доходить до 95%. Розмір кристалів не перевищує 1-2 мкм.

ВЛАСТИВОСТІ СИТАЛІВ.

На відміну від звичайного скла, властивості якого визначаються в основному хімічним складом, для СИТАЛІВ вирішальне значення мають структура та фазовий склад. Причина позитивних властивостей ситалів у їх дрібнозернистості, майже ідеальній полікристалічній структурі.

Властивості ситалів ізотропні, вони мають:

- високу твердість та наближаються до закаленої сталі;

- міцність до згинання 150-500 МПа,

- висока термостійкість 700-800⁰С

- висока хімічна стійкість;

- зносостійкі (в 25 разів вище звичайного скла);

- по теплопровідності переважають звичайні стекла;

- але вони крихкі.

ВИДИ СИТАЛІВ.

ФОТОСИТАЛИ – одержують із стекол літієвої системи з нуклеаторами – колоїдними фарбниками. Фотохімічний процес протікає при опромінюванні УФ або рентгенівськими променями, при цьому зовнішній вигляд скла не змінюється. Кристалізація проходить при повторному нагріванні виробу.

ТЕРМОПЛАСТИ –одержують із стекол систем MgO-Al ₂O₃ –SiO₂; CaO-Al₂O₃ –SiO₂ та інших з додаванням TiO₂, FeS і т.п. нуклеаторів. Кристалізація протікає тільки при повторній термообробці відформованих виробів.

ШЛАКОСИТАЛИ –одержують на основі доменних шлаків та каталізаторів (сульфатів, порошків заліза та інш.) до яких додаються сполуки фтору для підсилення ситалізації.

4.6.ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ ДЕРЕВИННИХ МАТЕРІАЛІВ

Роль деревини як будівельного матеріалу досить велика. Деревина також широко використовується у виробництві товарів народного споживання, автомобілебудуванні, досить широко використовується як тара. Деревина – природний матеріал рослинного походження. Вона складається з 43 - 54% целюлози (С ₆Н ₁₀О₅), 19 - 29 % лігніну, решта – низькомолекулярні вуглеводні та інші компоненти.

Перевагами деревини, як конструкційного матеріалу є:

- мала об’ємна маса;

- досить висока питома міцність;

- гарний опір ударним та вібраційним навантаженням; --мала теплопровідність;

- малий коефіцієнт термічного розширення (в 2-3 рази менше, ніж у сталі);

- висока стійкість до цілого ряду кислот, солей, масел;

- гарні технологічні властивості.

Недоліки:

- гігроскопічність, що змінює розміри, форму та міцність;

- схильність до загнивання;

- відсутність вогнестійкості;

- низький показник модуля пружності.

Захист деревини від загнивання:

- ізоляція від контакту з водою лакофарбовими, полімерними покриттями;

- використання гідроізоляційних прокладок;

- антисептичне просочування солями NaF, ZnCl₂ , CuSO₄

Захист від займистості:

- просочування антипіренами (солями Al, солями фосфорної або борної кислот) або вогнетривкими фарбами та лаками.

Для деревини характерна анізотропія властивостей завдяки волокнистій будові. Знання особливостей будови деревини дозволяє суттєво знизити природні недоліки її як конструкційного матеріалу. Враховуючи те, що деревина є волокнистим матеріалом, вивчення її будови та властивостей прийнято здійснювати у трьох розрізах:

1. торцевому (поперечному, перпендикулярному волокнам);

2. радіальному (такому, що проходить через вісь стовбура);

3. тангенціальному (що проходить вздовж стовбуру на деякій відстані від вісі).