RU2169712C1 - Высокопрочный ситалл и способ его получения - Google Patents
Высокопрочный ситалл и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2169712C1 RU2169712C1 RU2000126801A RU2000126801A RU2169712C1 RU 2169712 C1 RU2169712 C1 RU 2169712C1 RU 2000126801 A RU2000126801 A RU 2000126801A RU 2000126801 A RU2000126801 A RU 2000126801A RU 2169712 C1 RU2169712 C1 RU 2169712C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- temperature
- mno
- annealing
- carried out
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/16—Halogen containing crystalline phase
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к стеклокерамическим материалам, обладающим высокими прочностными характеристиками. Ситалл содержит следующие ингредиенты, мас. %: SiO2 57,0-70,0, Li2O 12,7-19,0; NаРО3 2,0-4,0; K2O 1,7-2,5; CaF2 0,9-1,2; LiF 4,0-8,0; CeO2 0,1-1,0; TiO2 0,1-9,0; CaO 0,1-4,0; MnO/MnO2 0,1-4,0; Al2O3 0,1-4,0. Высокопрочный ситалл варят из литиево-силикатного стекла при 1300-1350°С, формование образцов проводят в холодную форму от температуры 1300-1350°С, отжиг при температуре 400-420°С, а термообработку после отжига осуществляют по двухступенчатому режиму: подъем температуры до 480-520°С, выдержка в течение 2-3 часов, подъем температуры до 680-720°С со скоростью 1-4 градуса в минут, выдержка при указанной температуре 1 -2 часа и далее естественное охлаждение до комнатной температуры. Полученный легкоплавкий ситалл обладает высокими прочностными характеристиками в сочетании с малой плотностью, что обеспечивает его применение в условиях экстремальных нагрузок. 2 с.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к области получения стеклокерамических материалов, т.е. поликристаллических твердых тел, применяемых в различных областях техники, полученных в результате направленной кристаллизации стекла и обладающих высокими прочностными характеристиками.
Ситаллы могут быть применены в машиностроении и в качестве материалов для эксплуатации в условиях экстремальных нагрузок, в текстильной и легкой промышленности (нитеводители, фильеры, посуда), электротехнической промышленности (изоляторы, токосъемники, конденсаторы), в химической (трубопроводы, детали насосов и теплообменников, работающие в агрессивных средах), в медицине (стоматологические и хирургические имплантанты и эндопротезы) и т.д.
Получение ситаллов стало возможным при регулировании структурных превращений в стеклах, приводящих к равномерной кристаллизации по всему объему последних с образованием кристаллов очень малых размеров до 1 мкм.
Важное значение имеет разработка исходного состава стекла, которое при определенных режимах термообработки может объемно кристаллизоваться.
Известны высокопрочные ситаллы на основе литиевоалюмосиликатной системы с низким коэффициентом линейного расширения (П.У. Макмиллан. Стеклокерамика, Москва, 1967 г. стр. 163).
Типичный стеклокерамический материал указанного класса содержит следующие ингредиенты (вес%): LiO2 - 12,2%, Al2O3 - 3,9%, SiO2 - 78,5%, K2O - 2,5%, P2O5 - 3%. Полученный ситалл обладает пределом прочности на изгиб 28,1 кг/мм2, коэффициент линейного расширения составляет 10,2•10-6 град-1.
В соответствии с патентом Великобритании N 943599, 1963 г. стеклокерамический высокопрочный материал, обладающий устойчивостью к термическим ударам, имеющий большое электрическое сопротивление и низкую пористость содержит следующие ингредиенты: LiO2 - 2,0-27,0%, ZnO 10,0-59,0%, SiO2 - 34,0-81,0%, K2O/Na2O до 5%, Al2O3 до 10%, MgO до 10%, CaO и BaO до 5%, B2O3 до 10%, PbO до 5%. Могут быть добавлены любые фосфатные или металлические катализаторы кристаллизации, например золото, серебро или медь.
Способ получения стеклокристаллического материала заключается в варке стекла при температуре 1200-1400oC. После формования осуществляют отжиг при температуре 450-550oC. Далее осуществляют стадию превращения стекла в стеклокерамику по одноступенчатому режиму в печи путем подъема температуры со скоростью 4-5o в минуту в течение часа до температуры 800-1000oC в соответствии с выбранной композицией. Величина кристаллов составляет 0,1-6,0 микрон. Кристаллы являются нерегулярными по конфигурации и плотно упакованными, вследствие чего материал имеет высокую плотность порядка 3,13-3,23 г/см3.
Стеклокерамический материал имеет коэффициент линейного расширения 42,6•10-7 до 174,0•10-7 (20-500oC). Механическая прочность стеклокерамического материала находится в пределах 15-20 кг/мм2.
Задачей изобретения является получение легкоплавкого ситалла с высокими прочностными характеристиками в сочетании с малой плотностью, что обеспечивает его применение в условиях экстремальных нагрузок.
Задача решается тем, что высокопрочный ситалл варят из литиевосиликатного стекла при 1300-1350oC, формование образцов проводят в холодную форму от температуры 1300-1350oC, отжиг при температуре 400-420oC, а термообработку после отжига осуществляют по двухступенчатому режиму: подъем температуры до 480-520oC, выдержка в течение 2-3 часов, подъем температуры до 680-720oC со скоростью 1-4 в минуту, выдержка при указанной температуре 1-2 часа и далее естественное охлаждение до комнатной температуры.
Полученный ситалл имеет следующий состав ингредиентов (мас.%):
SiO2 - 57,0-70,0
Li2O - 12,7-19,0
NaPO3 - 2,0-4,0
K2O - 1,7-2,5
CaF2 - 0,9-1,2
LiF - 4,0-8,0
CeO2 - 0,1-1,0
TiO2 - 0,1-9,0
CaO - 0,1-4,0
MnO/MnO2 - 0,1-4,0
Al2O3 - 0,1-4,0
Рентгенофазовый анализ показал, что кристаллическая фаза полученных ситаллов представлена дисиликатом лития и кристаллическими фазами кремнезема. Указанные кристаллические фазы обеспечивают организованную однородную кристаллизацию. Размер кристаллов составляет 0,2-0,4 мкм.
SiO2 - 57,0-70,0
Li2O - 12,7-19,0
NaPO3 - 2,0-4,0
K2O - 1,7-2,5
CaF2 - 0,9-1,2
LiF - 4,0-8,0
CeO2 - 0,1-1,0
TiO2 - 0,1-9,0
CaO - 0,1-4,0
MnO/MnO2 - 0,1-4,0
Al2O3 - 0,1-4,0
Рентгенофазовый анализ показал, что кристаллическая фаза полученных ситаллов представлена дисиликатом лития и кристаллическими фазами кремнезема. Указанные кристаллические фазы обеспечивают организованную однородную кристаллизацию. Размер кристаллов составляет 0,2-0,4 мкм.
По сравнению с прототипом отжиг стекла производят при более низких температурах 400-420oC, а термообработку после отжига осуществляют по двухступенчатому режиму.
В качестве катализаторов кристаллизации в данном случае используют фосфаты совместно с фторидами. Их совместное применение способствует направленной однородной кристаллизации стекла.
Ограниченное содержание в исходном стекле Al2O3 предотвращает получение в продуктах кристаллизации эвкриптита Li2O•Al2O3•2SiO2, образование которого приводит к снижению прочности стела.
Полученный ситалл является технологичным материалом, образцы из которого могут быть получены любым известным способом: литье, прессование, центробежное литье.
Пример
Варку стекла проводили при температуре 1300oC в течение 3 часов из шихты, содержащей оксиды алюминия, титана, церия, фосфата натрия, карбонатов лития и калия, фторидов кальция и лития, оксида марганца, и кварцевого песка.
Варку стекла проводили при температуре 1300oC в течение 3 часов из шихты, содержащей оксиды алюминия, титана, церия, фосфата натрия, карбонатов лития и калия, фторидов кальция и лития, оксида марганца, и кварцевого песка.
В таблице приведены составы ситаллов, ингредиенты приведены в мас.%.
Отжиг проводили при температуре 420oC
Режим термообработки:
1-ая ступень: 500oC, выдержка 3 часа
2-ая ступень: 700oC, выдержка 1 час.
Режим термообработки:
1-ая ступень: 500oC, выдержка 3 часа
2-ая ступень: 700oC, выдержка 1 час.
Подъем температуры со скоростью 3 градуса в минуту.
Полученные ситаллы имеют следующие физико-технические характеристики:
термический коэффициент линейного расширения 106-114•10-7 град.-1
предел прочности на изгиб 38-40 кг/мм2
Плотность ситаллов 2,39-2,45 г/см3
Гидралитическая устойчивость соответствует I классу.
термический коэффициент линейного расширения 106-114•10-7 град.-1
предел прочности на изгиб 38-40 кг/мм2
Плотность ситаллов 2,39-2,45 г/см3
Гидралитическая устойчивость соответствует I классу.
Малая плотность ситалла в сочетании с высокой механической прочностью дает возможность применять ситаллы в условиях экстремальных нагрузок.
Проведены испытания на баллистическую эффективность пластин ситалла в условиях экстремальных нагрузок в сравнении с карбидом бора, широко применяемым в качестве материала бронежилетов.
Баллистические испытания показали, что предел тыльной прочности образцов на основе разработанного ситалла на 5-7% выше, чем образцов из карбида бора. С учетом сложной технологии получения керамики на основе карбида бора, большего веса и высокой стоимости, можно говорить о перспективности применения разработанного ситалла в условиях экстремальных нагрузок, как более дешевого и технологичного.
Claims (1)
1. Высокопрочный ситалл, включающий Li2О, Al2О3, SiO2, К2О, СаО, отличающийся тем, что он дополнительно содержит NаРО3, СаF2, LiF, СеО2, ТiO2, MnО/MnО2 при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
SiO2 - 57,0 - 70,0
Li2О - 12,7 - 19,0
NаРО3 - 2,0 - 4,0
К2О - 1,7 - 2,5
СаF2 - 0,9 - 1,2
LiF - 4,0 - 8,0
СеО2 - 0,1 - 1,0
ТiO2 - 0,1 - 9,0
СаО - 0,1 - 4,0
MnО/MnО2 - 0,1 - 4,0
Al2О3 - 0,1 - 4,0
2. Способ получение высокопрочного ситалла по п.1, из литиево-силикатного стекла, включающий варку стекла, отливку деталей, формование, отжиг и термообработку, отличающийся тем, что варку стекла проводят при 1300 - 1350oC, формование образцов проводят в холодную форму от температуры 1300 - 1350oC, отжиг при температуре 400 - 420oC, а термообработку после отжига осуществляют по двухступенчатому режиму: подъем температуры до 480 - 520oC, выдержка в течение 2 - 3 ч, подъем температуры до 680 - 720oC со скоростью 1 - 4 град. в минуту, выдержка при указанной температуре 1 - 2 ч и далее естественное охлаждение до комнатной температуры.
SiO2 - 57,0 - 70,0
Li2О - 12,7 - 19,0
NаРО3 - 2,0 - 4,0
К2О - 1,7 - 2,5
СаF2 - 0,9 - 1,2
LiF - 4,0 - 8,0
СеО2 - 0,1 - 1,0
ТiO2 - 0,1 - 9,0
СаО - 0,1 - 4,0
MnО/MnО2 - 0,1 - 4,0
Al2О3 - 0,1 - 4,0
2. Способ получение высокопрочного ситалла по п.1, из литиево-силикатного стекла, включающий варку стекла, отливку деталей, формование, отжиг и термообработку, отличающийся тем, что варку стекла проводят при 1300 - 1350oC, формование образцов проводят в холодную форму от температуры 1300 - 1350oC, отжиг при температуре 400 - 420oC, а термообработку после отжига осуществляют по двухступенчатому режиму: подъем температуры до 480 - 520oC, выдержка в течение 2 - 3 ч, подъем температуры до 680 - 720oC со скоростью 1 - 4 град. в минуту, выдержка при указанной температуре 1 - 2 ч и далее естественное охлаждение до комнатной температуры.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000126801A RU2169712C1 (ru) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | Высокопрочный ситалл и способ его получения |
AU2002212874A AU2002212874A1 (en) | 2000-10-26 | 2001-10-17 | High strength ceramised glass and method for production thereof |
PCT/RU2001/000423 WO2002034685A1 (fr) | 2000-10-26 | 2001-10-17 | Verre cristallise haute resistance et son procede de fabrication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000126801A RU2169712C1 (ru) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | Высокопрочный ситалл и способ его получения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2169712C1 true RU2169712C1 (ru) | 2001-06-27 |
Family
ID=20241382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000126801A RU2169712C1 (ru) | 2000-10-26 | 2000-10-26 | Высокопрочный ситалл и способ его получения |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2002212874A1 (ru) |
RU (1) | RU2169712C1 (ru) |
WO (1) | WO2002034685A1 (ru) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466107C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) | Стеклокристаллический оптический материал с резкой границей поглощения в уф-области спектра и способ его получения |
RU2487841C2 (ru) * | 2006-09-18 | 2013-07-20 | Колороббия Италия С.П.А. | Способ приготовления керамического стеклянного материала в форме листов, листы, полученные таким способом, и их применение |
RU2500652C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2013-12-10 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Керамический изолятор и способы его использования и изготовления |
RU2633485C2 (ru) * | 2011-10-14 | 2017-10-12 | Ивоклар Вивадент Аг | Литиево-силикатные стеклокерамика и стекло с оксидом четырехвалентного металла |
RU2648447C2 (ru) * | 2011-10-14 | 2018-03-26 | Ивоклар Вивадент Аг | Литиево-силикатные стеклокерамика и стекло с оксидом пятивалентного металла |
RU2785730C1 (ru) * | 2019-04-15 | 2022-12-12 | Шэньчжэнь Упцера Дентал Текнолоджи Ко., Лтд | Подвергнутый предварительному спеканию керамический блок для восстановления зубов, способ его изготовления и его применение |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3150563B1 (de) * | 2015-09-30 | 2019-05-22 | Ivoclar Vivadent AG | Lithiumsilikat-wollastonit-glaskeramik |
CN116477843A (zh) * | 2022-01-17 | 2023-07-25 | 荣耀终端有限公司 | 微晶玻璃、强化玻璃、其制备方法、电子设备的壳体、电子设备的显示屏及电子设备 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5219799A (en) * | 1991-10-07 | 1993-06-15 | Corning Incorporated | Lithium disilicate-containing glass-ceramics some of which are self-glazing |
RU2084414C1 (ru) * | 1993-04-19 | 1997-07-20 | Сибирская аэрокосмическая академия | Стекло для стеклокристаллического материала |
DE19647739C2 (de) * | 1996-09-05 | 2001-03-01 | Ivoclar Ag Schaan | Sinterbare Lithiumdisilikat-Glaskeramik sowie Glas |
DE19750794A1 (de) * | 1997-11-10 | 1999-06-17 | Ivoclar Ag | Verfahren zur Herstellung von geformten transluzenten Lithiumdisilikat-Glaskeramik-Produkten |
JP2000119042A (ja) * | 1998-08-10 | 2000-04-25 | Ohara Inc | 磁気情報記憶媒体用ガラスセラミック基板 |
-
2000
- 2000-10-26 RU RU2000126801A patent/RU2169712C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-10-17 AU AU2002212874A patent/AU2002212874A1/en not_active Abandoned
- 2001-10-17 WO PCT/RU2001/000423 patent/WO2002034685A1/ru active Application Filing
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487841C2 (ru) * | 2006-09-18 | 2013-07-20 | Колороббия Италия С.П.А. | Способ приготовления керамического стеклянного материала в форме листов, листы, полученные таким способом, и их применение |
RU2500652C1 (ru) * | 2009-08-27 | 2013-12-10 | МАКЭЛИСТЭР ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи | Керамический изолятор и способы его использования и изготовления |
RU2466107C2 (ru) * | 2010-12-10 | 2012-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (НИУ ИТМО) | Стеклокристаллический оптический материал с резкой границей поглощения в уф-области спектра и способ его получения |
RU2633485C2 (ru) * | 2011-10-14 | 2017-10-12 | Ивоклар Вивадент Аг | Литиево-силикатные стеклокерамика и стекло с оксидом четырехвалентного металла |
RU2648447C2 (ru) * | 2011-10-14 | 2018-03-26 | Ивоклар Вивадент Аг | Литиево-силикатные стеклокерамика и стекло с оксидом пятивалентного металла |
US10160687B2 (en) | 2011-10-14 | 2018-12-25 | Ivoclar Vivadent Ag | Lithium silicate glass ceramic and glass with tetravalent metal oxide |
US10227255B2 (en) | 2011-10-14 | 2019-03-12 | Ivoclar Vivadent Ag | Lithium silicate glass ceramic and lithium silicate glass comprising a pentavalent metal oxide |
RU2785730C1 (ru) * | 2019-04-15 | 2022-12-12 | Шэньчжэнь Упцера Дентал Текнолоджи Ко., Лтд | Подвергнутый предварительному спеканию керамический блок для восстановления зубов, способ его изготовления и его применение |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2002034685A1 (fr) | 2002-05-02 |
AU2002212874A1 (en) | 2002-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0068580B1 (en) | Optical fibre of the graded index type and method of producing same | |
US3929497A (en) | Crystallizable glass suitable for fiber production | |
JP5667578B2 (ja) | 高性能ガラス繊維用組成物及びそれをもって成形される繊維 | |
JPS608985B2 (ja) | 結晶化ガラスおよびその製造方法 | |
JPH027894B2 (ru) | ||
RU2769148C1 (ru) | Высокомодульная композиция стекловолокна на основе базальта | |
JPS63162545A (ja) | 透光性結晶質ガラス | |
CN103723926A (zh) | 低膨胀锂铝硅系透明微晶玻璃 | |
RU2169712C1 (ru) | Высокопрочный ситалл и способ его получения | |
JP2010030848A (ja) | ガラス | |
CN1315747C (zh) | 一种含氟磷锂铝硅玻璃陶瓷及其制备方法 | |
US3852079A (en) | Bao-cao-al{11 o{11 {11 glass compositions | |
US4022627A (en) | Crystallizable glasses and nephetine glass-ceramics containing ZrO2 and ZnO | |
JPH0269335A (ja) | アルカリ土類金属アルミノホウ酸塩ガラスセラミックおよびその製造方法 | |
US4073655A (en) | Glasses, thermally stable high (beta)-cristobalite glass-ceramics and method | |
US3458330A (en) | Glass compositions,method and articles | |
US3007804A (en) | Ceramic material | |
US2934443A (en) | Impact resistant ceramic dielectric and method of making same | |
JP2010030849A (ja) | ガラス | |
JPH08183632A (ja) | 低融点ガラス | |
US3917488A (en) | High elastic modulus borate glass | |
SU952790A1 (ru) | Стекло и способ изготовлени из него стеклокристаллического материала | |
KR20200102418A (ko) | Al₂O₃가 풍부한 균열 방지 유리 및 유리-세라믹 | |
SU1366488A1 (ru) | Стекло | |
KR970009314B1 (ko) | 개량된 저팽창 결정화 유리의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091027 |