ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО СТЕКЛА И ШЛАКОСИТАЛЛОВ

СТЕКЛОВАНИЕ

Как указывалось, в отличие от кристаллических тел стекла не имеют определенной температуры плавления. При охлаждении расплава стекла протекает процесс, на­зываемый стеклованием, которое заключается в посте­пенном переходе переохлажденной жидкости в стекло­образное состояние. Температурный интервал, в котором протекает стеклование, называют интервалом стеклова­ния. Верхней границей этого интервала является темпе­ратура Tf, соответствующая переходу из жидкотекучего в пластичное состояние. Нижней границей интервала стеклования является температура Tg — температура стеклования, при которой происходит переход из плас­тичного в твердое хрупкое состояние.

С изменением температуры свойства стекол изменя­ются постепенно и непрерывно. Однако в температурном интервале стеклования некоторые их свойства изменяют­ся резко, скачкообразно. К таким свойствам относятся показатель преломления, теплопроводность, температур­ный коэффициент расширения, вязкость, электропровод­ность, механические свойства.

Изменение свойств стеклообразных веществ при стек­ловании связано с изменением их структуры; каждому новому значению температуры отвечает иная структура стеклообразующего расплава. При резком изменении температуры новое структурное состояние расплава в связи с высокой вязкостью не может установиться мгно­венно, так как скорость построения новой структуры об­ратно пропорциональна вязкости. Поэтому в стеклах, охлажденных из расплава, могут наблюдаться два типа структуры: равновесная и неравновесная.

Равновесной является структура, соответствующая данной температуре стекла. Однако в нем сохраняются и структуры, организовавшиеся при более высоких темпе­ратурах, в расплаве, и не успевшие измениться при пе­реходе стекломассы в пластичное, а затем в твердое со­стояние. Такие структуры не соответствуют конечной температуре стекла, они неравновесны.

Из сказанного следует, что стекло, охлажденное до комнатной температуры, неравновесно; однако если его долго выдерживать при температуре, близкой к Tg, ког­да оно пластично и в нем возможны структурные перест­ройки, стекло может прийти в равновесное состояние. Такой процесс называется стабилизацией стекол. Время, необходимое для того, чтобы в данных условиях стекло практически достигло равновесного состояния, называет­ся временем релаксации.

Из сказанного следует, что свойства стекла определя­ются не только его химическим составом, но также ско­ростью охлаждения расплава и температурой, до кото­рой он был нагрет, т. е. так называемым «тепловым прош­лым» стекла. Вследствие этого стекло одного и того же химического состава может иметь различные свойства и разную структуру в зависимости от степени приближе­ния его состояния к равновесному. Поэтому для получе­ния стекол с заданными свойствами необходимо наряду с требуемым составом стекла соблюдать определенный режим их производства.