Սիտալներ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Սիտալներն ապակեբյուրեղային նյութեր են, որոնք ջերմային մշակման միջոցով ապակենման վիճակից վերածվում են միկրոբյուրեղային վիճակի։ Բյուրեղացման համար ապակու զանգվածին ավելացրած կատալիզատորը ծառայում է որպես բյուրեղների աճի կենտրոն։ Ապակու համեմատ սիտալներն ունեն մեծ ամրություն։ Դրանցից պատրաստում են թերթավոր նյութեր, էլեկտրամեկուսիչներ, պանելներ, առանցքակալներ, քիմիական սարքեր, ամանեղեն, խողովակներ և այլն։

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]

Սիտալ[խմբագրել]

Սիտալ (ապակեբյուրեղային նյութ) անվանում են կիսաբյուրեղային նյութը, որը ստացվել է համապատասխան բաղադրության ապակու բյուրեղացումից, որը, ի համեմատ տվյալ ապակու, ցուցաբերում է ավելի բարձր ֆիզիկա-քիմիական հատկություններ։ Սիտալները բաղկացաց են բազմաթիվ մանր բյուրեղներից, որոնք կապակցված են միմյանց հետ միջբյուրեղային շերտով։

Հատկություններ[խմբագրել]

Ի տարբերություն սովորական ապակիների, որոնց հատկությունները որոշվում են հիմնականում քիմիական բաղադրությամբ, սիտալների համար որոշիչ է կառուցվածքը և ֆազային բաղադրությունը։ Սիտալների հատկությունները իզոտրոպ են։ Սիտալների համար արժեքավոր հատկություն է մանրահատիկությունը, իդեալականին մոտ կիսաբյուրեղային կառուցվածքը, որը ապահովում է բարձր կարծրություն և մեխանիկական ամրություն՝ գերազանց էլեկտրամեկուսիչ հատկություններով, բարձր փափկեցման ջերմաստիճանով և ջերմային ու քիմիական կայունությամբ։ Նրանցում ընդհանրապես բացակայում է ծակոտկենությունը։ Նյութի պակասումը ջերմամշակման ընթացքում աննշան է։ Բարձր հղկման կայունությունը դարձնում է նրանց քիչ զգայուն մակերեսային արատների նկատմամբ։ Սիտալների խտությունը տատանվում է 2400-2950 կգ/մ3 , ծռման ամրությունը՝ 70-350ՄՊա, դիմադրողականությունը՝ 112-161ՄՊա, կծկման դիմադրողականությունը՝ 7000-2000ՄՊա։ Առաձգականության մոդուլը 84-141ԳՊա։ Սիտալների կայունությունը կախված է ջերմաստիճանից։ Սիտալների կարծրությունը մոտ է պողպատի կարծրությանը (7000-10500ՄՊա)։ Գծային ընդարձակման ջերմաստիճանային գործակիցը տատանվում է (7– 300)10-7 с-1։ Ցածր գծային ընդարձակման ջերմաստիճանային գործակցով սիտալները բավականին ջերմակայուն են։ Սիտալների ջերմահաղորդականությունը ՝ շնորհիվ բարձր խտության, գերազանցում է ապակու ջերմահաղորդականությանը։ Ջերմակայունությունը բարձր է 50-9000°С ջերմաստիճանային միջակայքում։ Սիտալների ջերմային կայունությունը ապահովվում է շատ ցածր, երբեմն էլ բացասական գծային ընդարձակման ջերմաստիճանային գործակցով։ Տեսակարար ծավալային դիմադրողականությունը 108-1012 Օմ.մ, էլեկտրական կայունությունը 25-75 ՄՎ/մ, դիէլեկտրիկ կորուստների անկյան տանգենսը 106 Հց –ի դեպքում (10—800).10-4 ։ Բազմաթիվ սիտալներ ցուցաբերում են բարձր քիմիական կայունություն ուժեղ թթուների և հիմքերի նկատմամբ։

Ստացում[խմբագրել]

Սիտալների ստացման պրոցեսը բաղկացած է մի քանի փուլերից։ Սկզբնական փուլում ստանում են ապակեզանգվածից իրեր՝ նույն եղանակով, ինչ սովորական ապակին։ Այնուհետև այն ենթարկում են երկաստիճան ջերմամշակման 500—700°С և 900—1100°С ։ Առաջին փուլում գոյանում են բյուրեղացման կենտրոնները, իսկ երկրորդում՝ զարգանում է բյուրեղական ֆազը։ Ամբողջ ծավալով հավասարաչափ , մանր բյուրեղային բյուրեղացում ապահովելու համար, մշակվել է երկու մեթոդ՝ հոմոգեն և հետերոգեն։ Եթե նոր նյութի ֆազի բյուրեղացման կենտրոնների առաջացումը տեղի է ունենում օտար մասնիկների բացակայությամբ, ապա այդպիսի բյուրեղացումը հոմոգեն է։ Հակառակ դեպքում՝ հետերոգեն։ Հոմոգեն բյուրեղացման միջոցով ստանում են ռուբինային, օպալային և որոշ լուսազգայուն ապակիներ, իսկ երկրորդ տեխնոլոգիայով՝հետերոգեն, ապակեբյուրեղային նյութեր։ Տեխնոլոգիական պրոցեսի վերջում բյուրեղական ֆազի պարունակությունը 95% , օպտիմալ զարգացած բյուրեղների չափսերը կազմում են 0.05-1 մկմ։ Բյուրեղացման ժամանակ չափսերի փոփոխությունը չի գերազանցում 1—2%։ Ապակեկերամիկայի ամփոփիչ հատկությունները կախված են այն կազմող մասերի հատկություններից ու քանակությունից՝ ապակեգոյացման ֆազից և բյուրեղներից՝ ներդրված ապակյա մատրիցում։ Հիմնականում ապակեբյուրեղային նյութերի ստացման տեխնոլոգիայի հիմքում ընկած է ապակու ուղորդված բյուրեղացումը։ Տեխնիկական սիտալները ստանում են հիմնականում սիլիկատային համակարգի արհեստական շիխթաներից, որոնցում ֆազը բյուրեղանում է՝ ցուցաբերելով անհրաժեշտ հատկություններ։ Այնպիսի հատկությունները , ինչպիսին են խտությունը, ջերմահաղորդականությունը, գծային ընդարձաման ջերմաստիճանային գործակիցը, առաձգականության մոդուլը և դիէլեկտրիկ թափանցելիությունը, կախված են ֆազի հատկությունից և համապատասխանորեն փոփոխվում է կախված տվյալ ֆազերի քանակությունից։ Սիտալների ֆազային բաղադրության վրա ազդում է մոդիֆիկատորների (Na, K, Ca, Ba և այլն) աննշան (մինչև 1,5%) ավելացումը, ապակեգոյացնողները(В, Р և այլն) և միջանկյալ օքսիդները, որոնց ներմուծումը չի փոխում հիմնական ֆազերի բաղադրությունը, բայց նկատելիորեն նվազեցնում կամ ավելացնում է նրանց քանակությունը։ Որպես բյուրեղացման կենտրոնների հարուցիչ կիրառում են երկու տեսակի կատալիզատորներ, որոնցով պայմանավորած է նյութում ջերմամշակումից հետո հսկայական քանակով բյուրեղացման կենտրոնների առաջացումը, որով և ստեղծվում են պայմաններ մանրաբյուրեղային կառուցվածքով նյութերի ստացման համար։ Կատալիզատորների առաջին խմբին են պատկանում մետաղական Au, Ag, Cu, Pt, Pd և այլն։ Եփահալման ժամանակ նրանք լուծվում են ապակեզանգվածում, իսկ հետագա ջերմամշակումից անջատվում են միկրոբյուրեղների տեսքով, որի շուրջ ձևավորվում է սիտալի վերջնական կառուցվածքը։ Կատալիզատորների երկրորդ խմբին պատկանում են օքսիդները և տարբեր մետաղների աղեր՝ TiO2, P2O5, Cr2O3, ZrO2, ZnO և այլն։ Այդպիսի կատալիզատորներով ապակիները միասեռ չեն ստացվում, այլ բաժանվում են ըստ բաղադրության տարբեր ֆազերի։ Փոխելով ջերմամշակման ջերմաստիճանը, կարելի է կառավարել առաջացող բյուրեղների չափսը և բաղադրությունը, հետևաբար նաև նյութի հատկությունները։ Բոլոր ապակեբյուրեղային նյութերը բաղկացած են ապակուց և մանր (ոչ ավել 1—2 մկմ) հավասարաչափ բաշխված բյուրեղներից, ընդ որում բյուրեղական ֆազի քանակությունը, կախված ստացման տեխնոլոգիայից, տատանվում է 30-50 ÷ 90% և ավելի։

Կիրառություն[խմբագրել]

Սիտալները կիրառվում են բարձր ամրությամբ և ջերմակայունությամբ դետալների պատրաստման համար , ինչպես նաև հանդիսանում է հեռանկարային նյութ շինարարության մեջ։

  • Н.М. Павлушкин "Основы технологии ситаллов" , Москва 1970
  • Н.М. Павлушкин "химическая технология стекла и ситаллов" , Масква 1983