Стеклокерамика, литий-алюминий-силикат (LAS) стеклокерамика

Информация о продукте

Стеклокерамика представляет собой поликристаллические материалы, получаемые путем контролируемой кристаллизации основного стекла, производящей тонкую равномерную дисперсию кристаллов по всему объемному материалу. Кристаллизация осуществляется путем подвергания подходящих стекол тщательно регулируемому графику термообработки, что приводит к зарождению и росту кристаллических фаз. Во многих случаях процесс кристаллизации может продолжаться почти до завершения, но в небольшой части процессов часто остается остаточная стеклянная фаза. Стеклокерамические материалы имеют много общих свойств как со стеклом, так и с керамикой. Стеклокерамика имеет аморфную фазу и одну или несколько кристаллических фаз и производится путем так называемой «контролируемой кристаллизации», в отличие от спонтанной кристаллизации, которая обычно нежелательна в производстве стекла. Стеклокерамика обладает производственными преимуществами стекла, а также особыми свойствами керамики. При использовании для герметизации некоторые стеклокерамические изделия не требуют пайки, но могут выдерживать температуру пайки до 700 °C. Стеклокерамика обычно имеет от 30% [м/м] до 90% [м/м] кристалличности и дает множество материалов с интересными свойствами, такими как нулевая пористость, высокая прочность, ударная вязкость, полупрозрачность или непрозрачность, пигментация, опалесценция, низкое или даже отрицательное тепловое расширение, высокая температурная стабильность, флуоресценция, обрабатываемость, ферромагнетизм, резорбируемость или высокая химическая стойкость, биосовместимость, биоактивность, ионная проводимость, сверхпроводимость, изоляционные способности. Низкая диэлектрическая проницаемость и потери, коррозионная стойкость, высокое удельное сопротивление и напряжение пробоя. Эти свойства могут быть изменены путем управления составом основного стекла и контролируемой термообработки/кристаллизации основного стекла. В производстве стеклокерамика ценится за прочность керамики, но герметичные герметизирующие свойства стекла. Стеклокерамика в основном производится в два этапа: во-первых, стекло формируется в процессе производства стекла, после чего стекло охлаждается. Во-вторых, стекло проходит контролируемую термообработку. При такой термической обработке стекло частично кристаллизуется. В большинстве случаев в состав основания стеклокерамики добавляют агенты для зародышеобразования. Эти зародышеобразования помогают процессу кристаллизации и контролируют его. Поскольку обычно не происходит прессования и спекания, стеклокерамика не имеет пор, в отличие от спеченной керамики. Существует большое разнообразие стеклокерамических систем, например, система Li2O × Al2O3 × nSiO2 (система LAS), система MgO × Al2O3 × nSiO2 (система MAS), система ZnO × Al2O3 × nSiO2 (система ZAS).

Отличительной особенностью стеклокерамики LAS является близкий к нулю коэффициент теплового расширения, что делает ее высокоустойчивой к экстремальным температурам, а также тепловому удару. Сочетание этого с высокой однородностью, сильной химической стойкостью, индивидуальными оптическими свойствами (прозрачность, полупрозрачность, непрозрачность) и возможностями дизайна позволяет получить материал, который придает эстетику стеклу широкому спектру применения

Синонимы
Сподумен, β-сподумен, бета-сподумен, литиевая руда, литий-алюминий-оксид кремния, литий-кремний-алюминий-кремний, кремниевая кислота, соль алюминия-лития, диоксидо(оксо)силан алюминия, алюминий-оксо-оксидиолат лития (1:1:2), NIST SRM 181, бета-эукриптит, CAS 66057-55-4, CAS 1302-65-4 (AlLi(SiO4)

Спецификация стеклокерамики LAS

Размер: индивидуальный

Чистота: индивидуальная

По вашему запросу или чертежу

Мы можем настроить по мере необходимости

Свойства (теоретические)

Отличительной особенностью стеклокерамики LAS является близкий к нулю коэффициент теплового расширения, что делает ее высокоустойчивой к экстремальным температурам, а также тепловому удару. Сочетание этого с высокой однородностью, сильной химической стойкостью, индивидуальными оптическими свойствами (прозрачность, полупрозрачность, непрозрачность) и возможностями дизайна позволяет получить материал, который придает эстетику стеклу широкому спектру применения

Зарождение и рост кристаллов

Ключом к проектированию стеклокерамического материала является контроль зарождения и роста кристаллов в основном стекле. Количество кристалличности будет варьироваться в зависимости от количества присутствующих ядер, а также от времени и температуры, при которых материал нагревается. [9][4] Важно понимать типы зародышеобразования, происходящие в материале, будь то однородный или неоднородный. Гомогенное зародышеобразование — это процесс, возникающий в результате термодинамической нестабильности, присущей стекловидному материалу. Когда в систему прикладывается достаточное количество тепловой энергии, метастабильная стекловидная фаза начинает возвращаться в кристаллическое состояние с более низкой энергией. Термин «гомогенный» используется здесь потому, что образование ядер происходит из основного стекла без каких-либо вторых фаз или поверхностей, способствующих их образованию.

Гетерогенное зародышеобразование — это термин, используемый при введении в систему зародышеобразующего агента для содействия и контроля процесса кристаллизации. [4] Присутствие этого зародышеобразующего агента в виде дополнительной фазы или поверхности может действовать как катализатор зародышеобразования и особенно эффективно при наличии эпитаксии между ядром и субстратом. Существует ряд металлов, которые могут действовать как зародышевые агенты в стекле, потому что они могут существовать в стекле в виде дисперсии частиц коллоидных размеров. Примеры включают медь, серебристый металлик и платину. В 1959 году Стуки предположил, что эффективность катализаторов зарождения металлов связана со сходством между кристаллическими структурами металлов и фазой, которая зарождается. Наиболее важной особенностью гетерогенного зародышеобразования является то, что межфазное напряжение между гетерогенностью и зародышевой фазой сводится к минимуму. Это означает, что влияние, которое катализующая поверхность оказывает на скорость зародышеобразования, определяется углом контакта на границе раздела. Основываясь на этом, Тернбулл и Воннегут (1952) модифицировали уравнение для однородной скорости зародышеобразования, чтобы получить выражение для гетерогенной скорости зародышеобразования.

Помимо зародышеобразования, для формирования стеклокерамики также необходим рост кристаллов. Процесс роста кристаллов имеет существенное значение в определении морфологии получаемого стеклокерамического композиционного материала. Рост кристаллов в первую очередь зависит от двух факторов. Во-первых, она зависит от скорости, с которой неупорядоченная структура может быть перестроена в периодическую lE FORUice с более дальним порядком. Во-вторых, она зависит от скорости, с которой энергия выделяется при фазовом превращении (по сути, от скорости охлаждения на границе раздела)

Применение стеклокерамики LAS

Наиболее коммерчески важной системой является система Li2O × Al2O3 × nSiO2 (система LAS). [ необходима цитата ] Система LAS в основном относится к смеси оксидов лития, кремния и алюминия с дополнительными компонентами, например, агентами, образующими стеклофазу, такими как Na2O, K2O и CaO, и рафинирующими агентами. В качестве зародышеобразователей чаще всего используется оксид циркония(IV) в сочетании с оксидом титана(IV). После кристаллизации доминирующей кристаллической фазой в этом типе стеклокерамики является твердый раствор с высоким содержанием кварца (HQ s.s.). Если стеклокерамика подвергается более интенсивной термической обработке, то этот HQ s.s. превращается в твердый раствор китита (K s.s., иногда ошибочно называемый бета-сподуменом). Этот переход является необратимым и реконструктивным, что означает, что связи в кристалл-lE FORUice разрываются и организуются новые. Тем не менее, эти две кристаллические фазы демонстрируют очень похожую структуру, которую мог бы продемонстрировать Li. Интересным свойством этой стеклокерамики является ее термомеханическая прочность. 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 s.s., имеет сильный отрицательный коэффициент теплового расширения (CTE), кеатит-твердый раствор все еще отрицательный, но значительно выше, чем HQ s.s. Эти отрицательные КЛТР кристаллической фазы контрастируют с положительными КЛТР остаточного стекла. Регулировка пропорции этих фаз позволяет получить широкий спектр возможных КЛТР в готовом композите. В большинстве случаев для современных приложений требуется низкий или даже нулевой CTE. Также возможна отрицательная КЛТР, что означает, что в отличие от большинства материалов при нагревании, такая стеклокерамика сжимается. В определенный момент, обычно между 60% [м/м] и 80% [м/м] кристалличности, эти два коэффициента уравновешиваются таким образом, что стеклокерамика в целом имеет коэффициент теплового расширения, очень близкий к нулю. Кроме того, когда граница раздела между материалами будет подвергаться термической усталости, стеклокерамика может быть отрегулирована в соответствии с коэффициентом материала, с которым она будет связана. Первоначально разработанная для использования в зеркалах и креплениях для зеркал астрономических телескопов, стеклокерамика LAS стала известна и вышла на отечественный рынок благодаря использованию в стеклокерамических варочных панелях, а также в посуде и формах для выпечки или в качестве высокоэффективных отражателей для цифровых проекторов.

Стеклокерамика от LAS-System является механически прочным материалом и может выдерживать многократные и быстрые изменения температуры. Тем не менее, он не является полностью небьющимся. Поскольку это хрупкий материал, как стекло и керамика, его можно сломать. Были случаи, когда пользователи сообщали о повреждении своих варочных панелей при ударе о поверхность твердым или тупым предметом (например, падающей сверху банкой или другими тяжелыми предметами).

Материал имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, что означает, что он остается прохладным за пределами зоны приготовления. Его можно сделать почти прозрачным (15–20% потерь в обычной варочной панели) для излучения в инфракрасном диапазоне.

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

На сегодняшний день существует два основных типа электрических плит с варочными панелями из стеклокерамики:

·        В стеклокерамической печи в качестве нагревательных элементов используются лучистые нагревательные змеевики или инфракрасные галогенные лампы. Поверхность стеклокерамической варочной панели над конфоркой нагревается, но прилегающая поверхность остается прохладной из-за низкого коэффициента теплопроводности материала.

·        Индукционная плита нагревает дно металлической кастрюли непосредственно с помощью электромагнитной индукции.

Стеклокерамика используется в медицинских целях из-за ее уникального взаимодействия с тканями человеческого организма или его отсутствия. Биокерамику обычно подразделяют на следующие группы в зависимости от биосовместимости: биопассивная (биоинертная), биоактивная или резорбируемая керамика

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

Упаковка стеклокерамики LAS

Стандартная упаковка:

Типичная оптовая упаковка включает в себя паллетированный пластик 5 галлонов/25 кг. ведра, бочки с фиброй и сталью до 1 тонны супермешков в полных контейнерах (FCL) или грузовиках (T/L). Исследуемые и отобранные количества, а также гигроскопичные, окисляющие или другие чувствительные к воздуху материалы могут быть упакованы в условиях аргона или вакуума. Растворы упаковываются в полипропиленовые, пластиковые или стеклянные банки объемом до 440 галлонов для жидкости на поддонах Специальная упаковка доступна по запросу.

Стеклокерамика LAS от E FORUs бережно обрабатывается, чтобы свести к минимуму повреждения при хранении и транспортировке и сохранить качество нашей продукции в ее первоначальном состоянии.

Химические идентификаторы