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