Tworzywa szklanokrystaliczne szkoceramika u Zawieraj co najmniej dwie

Tworzywa szklano-krystaliczne (szkło-ceramika) u Zawierają co najmniej dwie fazy: szklistą i krystaliczną; u Otrzymuje się je w procesie odpowiedniej obróbki termicznej szkieł podczas której zachodzi objętościowa krystalizacja

Krystalizacja szkła aspekt praktyczny podatność szkła na krystalizację określają dwa czynniki: vilość powstających zarodków krystalizacji w jednostce czasu i jednostce objętości (dążność do krystalizacji) vliniowa prędkość wzrostu kryształów (szybkość krystalizacji) N ‑ ilość powstających zarodków; V ‑ objętość, w której zachodzi proces; ‑ czas; L ‑ długość kryształu;

Krystalizacja szkła aspekt praktyczny Zależność dążności do krystalizacji Kv i liniowej prędkości wzrostu kryształów Kg od przechłodzenia. T 1 – temperatura likwidusu T 1 – T 3 zakres temperatury krystalizacji Tk – temperatura krytyczna T 1 – T 2 mało zarodków, ale szybko rosną Tk – T 3 dużo zarodków, ale rosną wolno

Krystalizacja czas i temperatura Jeśli masa szklana znajduje się w zakresie temperatury krystalizacji (szczególnie w krytycznej temperaturze krystalizacji), to może skrystalizować. O tym czy skrystalizuje, decyduje czas przebywania masy w zakresie temperatury krystalizacji.

Kierowana krystalizacja szkła Przeprowadzenie obróbki termicznej w taki sposób, aby celowo wywołać krystalizację i otrzymać tworzywa szkło ‑ krystaliczne (tworzywa o równomiernej, drobnoziarnistej mikrostrukturze oraz o właściwościach fizycznych i chemicznych lepszych lub innych niż szkło wyjściowe) wzrost kryształów rozpoczyna się jednocześnie w dużej ilości zarodków krystalicznych równomiernie rozmieszczonych w szkle.

Kierowana krystalizacja szkła Proces kierowanej krystalizacji wymaga substancji działających jako zarodki lub ułatwiających zarodkowanie (nukleacja heterogeniczna) Bez nukleatora z nukleatorem

TWORZYWA SZKŁOKRYSTALICZNE Zasady projektowania tworzyw szkło-krystalicznych: Zaprojektowanie odpowiedniego składu chemicznego szkła wyjściowego, zapewniającego krystalizację odpowiednich faz; u Odpowiedni dobór nukleatorow krystalizacji u Zaprojektowanie warunków obróbki termicznej - czas i temperatury nukleacji i krystalizacji u

Technologia wytwarzania tworzyw szkło-krystalicznych Przygotowanie surowców; sporządzanie zestawu; Topienie masy szklanej Formowanie metodami szklarskimi Otrzymywanie sproszkowanego szkła

Technologia wytwarzania Formowanie wyrobów metodami szklarskimi (najczęściej ‑wytłaczanie i odlewanie) Odprężanie Krystalizacja

Technologia wytwarzania Otrzymywanie sproszkowanego szkła Przygotowanie masy do formowania formowanie wyrobów metodami ceramicznymi prasowanie (półsuche, z lepiszczem organicznym), termoplastyczne odlewanie Krystalizacja

Technologia wytwarzania Ewentualna obróbka wyrobów (np. szlifowanie końców rur, wygładzanie powierzchni pryzmatów, obcinanie) Kontrola jakości Sortowanie Pakowanie

Tworzywa szkło-krystaliczne charakterystyka v. Są to tworzywa o odpowiedniej mikrostrukturze, co najmniej dwu‑fazowe vwłaściwości zależą od składu fazowego ziaren krystalicznych i składu chemicznego pozostałej fazy szklistej vmateriały izotropowe (większość) lub anizotropowe

Tworzywa szkło-krystaliczne èCechy mikrostruktury: v. Rodzaj faz krystalicznych i amorficznych zawartych w tworzywie; v. Ich proporcje ilościowe v. Wielkość kryształów; ich kształt i orientacje; v. Przestrzenne rozmieszczenie poszczególnych faz w tworzywie; Mikrostruktura dewitryfikatów decyduje o ich: ‑ Właściwościach; ‑ Zastosowaniu; èCechy mikrostruktury zdeterminowane są: vskładem chemicznym materiału; v. Parametrami obróbki cieplnej;

Tworzywa szkło-krystaliczne rodzaje tworzyw v Tworzywa o podwyższonych własnościach użytkowych: v. Mechanicznych – fazy krystaliczne: krzemiany łańcuchowe, miki, glino‑krzemiany, 2‑krzemian litu, mulit v. Termicznych – o niskim współczynniku rozszerzalności termicznej (fazy krystaliczne: eukryptyt, spodumen); o wysokim współczynniku rozszerzalności termicznej (fazy krystaliczne: dwukrzemian litu, kwarc, krystobalit); vchemicznych (fazy krystaliczne: glino‑krzemiany, Si. O 2) v Biomateriały (fazy krystaliczne: apatyt, wollastonit) v Fotoceramy (krystalizacja indukowana reakcjami fotochemicznymi) – obrazy w szkle

Tworzywa szkło-krystaliczne Tworzywa o podwyższonych, w stosunku do szkieł, własnościach użytkowych: u Artykuły gospodarstwa domowego u Elementy kuchenek elektrycznych, piecyków, kominków; u Elementy aparatury u Urządzenia techniczne do różnych zastosowań lub ich elementy; u Rekonstrukcyjna szkło-ceramika dentystyczna

Tworzywa szkło-krystaliczne Tworzywa o podwyższonych własnościach użytkowych do zastosowań w gospodarstwie domowym i urządzeniach technicznych: u Szkło-ceramika oparta na krystalizacji krzemianów łańcuchowych (kanazyt, enstatyt, amfibole itp. ) Własności: bardzo wysoka odporność na kruche pękanie 4, 8 -5, 2 MPa. m 0, 5 (tworzywa kanazytowe) Szkło—ceramika eukryptytowo-spodumenowa (oparta na krystalizacji glinokrzemianów litu) – Neoceram, Ceram, Robax własności: = -0, 3 do +1, 3 (10 -6 K-1) szok termiczny = 600 -800 K wytrzymałość na zginanie = 75 – 175 MPa u

Tworzywa szkło-krystaliczne Szkło-ceramika dla stomatologii rekonstrukcyjnej: u Szkło-ceramika oparta na krystalizacji leucytu – glino-krzemian potasu Własności: walory estetyczne, wytrzymałość na zginanie 135 -160 MPa u Szkło-ceramika oparta na krystalizacji dwukrzemianu litu Własności: walory estetyczne, podwyższona wytrzymałość mechaniczna 250 -400 MPa

Tworzywa szkło-krystaliczne

Tworzywa szkło-krystaliczne u Biomateriały szkło-ceramiczne: - Dobra tolerancja w organizmie żywym - Zdolność zrastania się z tkanką kostną - Długa przeżywalność implantów - Zdolność stymulacji tkanek do szybszej odbudowy

Apatytowe tworzywa szklano-ceramiczne Si. O 2 – P 2 O 5 – Ca. O/Mg. O – Na 2 O/K 2 O Ceravital - Skład chemiczny 40 -50% Si. O 2, 5 -10% Na 2 O, 0, 5 -3% K 2 O, 30 -35% Ca. O, 2, 5 -5% Mg. O, 10 – 25% P 2 O 5 ; główna faza krystaliczna: apatyt Ca 5(PO 4)3(OH), właściwości: bioaktywność, biozgodność wytrzymałość na zginanie 100 -150 MPa wytrzymałość na ściskanie 500 MPa moduł Younga 30 -50 GPa kryształy 40 -50 nm u Zastosowanie: chirurgia kości twarzowych, ucha środkowego. korzeni zębowych po ekstrakcji, wypełnienia patologicznych kieszeni kostnych

Apatytowo-wollastonitowe tworzywa szklano-ceramiczne Si. O 2 – P 2 O 5 – Ca. O – Mg. O – F/Na 2 O/K 2 O Cerabone - Skład chemiczny 34% Si. O 2, 44, 7% Ca. O, 4, 6% Mg. O, 16, 2% P 2 O 5, 0, 5% Ca. F 2; Ilmaplant L 1 - Skład chemiczny 44, 3% Si. O 2, 4, 6% Na 2 O, 0, 2% K 2 O, 31, 9% Ca. O, 2, 8% Mg. O, 11, 2% P 2 O 5, 0, 5% Ca. F 2; główna faza krystaliczna: apatyt Ca 5(PO 4)3(OH), wollastonit Ca. Si. O 3 właściwości: bioaktywność, biozgodność wytrzymałość na zginanie 170 -220 MPa wytrzymałość na ściskanie 1000 MPa odporność na kruche pękanie 2 MPam-1 moduł Younga ok. 100 GPa kryształy 50 -100 nm

Apatytowo-wollastonitowe tworzywa szklano-ceramiczne u Lepsze parametry wytrzymałościowe od bioszkieł i tworzyw szkło-krystalicznych apatytowych!!!!!! u Zastosowanie: u- chirurgia kości twarzowych; u - chirurgia ucha środkowego; u - chirurgia kręgosłupa

Fotoceramy v. Szkła o dużej tendencji do likwacji v. Katalizatory krystalizacji – pierwiastki lub związki reagujące pod wpływem kwantów świetlnych i tworzące zarodki krystalizacji („uczulacze”): v. Cu, Ag, Au, Ce. O 2 , Sn. O 2 Ce 3+ + Cu+ + h Ce 4+ + Cu (przejście metalu z postaci jonowej w atomową tworzenie agregatów wzrost agregatów zarodek krystalizacji w formie koloidalnej cząstki )