ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ
ОСОБЕННОСТИ СТЕКЛООБРАЗНОГО СОСТОЯНИЯ ТВЕРДЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
В природе вещества могут существовать в одном из четырех агрегатных состояний: плазменном, газообразном, жидком и твердом. Для твердого состояния известны две формы —кристаллическая и аморфная. Частный случай аморфного состояния—стеклообразное.
Стеклообразное состояние отличается от кристаллического тем, что в структуре стеклообразных веществ отсутствует дальний порядок—характерная для кристаллов строгая повторяемость одного и того же элемента структуры во всех направлениях. Структуру стеклообразных веществ отличает наличие ближнего порядка, т. е. существование отдельных упорядоченных групп, размер которых лишь немного превышает размер элементарной ячейки. Из-за отсутствия упорядоченной решетки структура стеклообразных веществ в среднем однородна во всем объеме вещества, что является причиной их изотропности, т. е. одинаковости их свойств в любом направлении.
Стеклообразное состояние неравновесно (метаста - бильно), так как оно обладает большим запасом внутренней энергии, чем кристаллическое, в котором часть энергии затратилась на построение кристаллической решетки.
Обычно стеклообразные вещества получают из жидкого расплава путем его переохлаждения. Из рис. 1.1 видно, что при охлаждении температура кристаллизующегося расплава (кривая /) изменяется линейно со временем до температуры плавления, при которой начинается кристаллизация расплава, сопровождающаяся выделением теплоты. Вследствие этого охлаждение приостанавливается. На графике появляется площадка постоянной температуры АВ. В точке В весь расплав превращается в твердое кристаллическое вещество. Дальнейшее понижение температуры приводит к охлаждению кристаллической массы.
Расплавы стеклообразных веществ (кривая 2) ведут себя по-иному: они затвердевают, не кристаллизуясь, вследствие интенсивного нарастания вязкости. Температура их понижается постепенно до такого значения, при котором они становятся твердыми и хрупкими. При нагревании стеклообразные вещества постепенно размягчаются, становятся пластичными, а затем превращаются в расплав.
Комиссия по терминологии АН СССР дала следующее определение стекла: «Стеклом называются все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава независимо от их химического состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым».
