Классификация стёкол по составу

Различают следующие классы стёкол: элементарные, галогенидные, халькогенидные, оксидные, металлические, нитратные, фосфатные, сульфатные и другие.

Элементарные стёкла образуют, например, следующие элементы: сера S, селен Se, мышьяк As, фосфор P, углерод C. Сера и селен переходят в стеклообразное состояние при быстром охлаждении расплава. Мышьяк в виде стекла получается при сублимации в вакууме (переход из газообразного состояния в твердое). Стеклообразный фосфор получают при охлаждении жидкого фосфора с температуры 250°С при давлении Р > 100 МПа. Углерод переходит в стеклообразное состояние при пиролизе органических смол. Стеклоуглерод отличается высокой механической прочностью, химической стойкостью, сохраняет твердость до температуры 3700°С.

Галогенидные стёкла получают на основе стеклообразующего компонента BeF₂. Название галогенидные стёкла получили от греческих слов hals – морская соль и genes – рожденный. Фтор, также как и хлор, бром и иод содержатся в морской соли.

Фторбериллатные стёкла обычно содержат примеси фторидов алюминия, кальция, магния, стронция, бария. Часто к этим стёклам добавляют оксидные компоненты, оксифторидные стёкла. Их используют в оптоэлектронике и при спаивании различных изделий. Фторбериллатные стекла устойчивы к жесткому излучению (рентгеновские и гамма-лучи), отличаются высокой химической стойкостью к фторсодержащим компонентам среды (фтор, фтористый водород).

Халькогенидные стёкла. Эти стёкла получают в бескислородных системах типа As – Х, где Х – S, Se, Te. Название произошло от греческого слова chalhos – относящийся к меди. Кислород, сера, селен, теллур входят в состав медных руд. К халькогенидным стёклам относятся тройные системы:

Ge – As – X;

Ge – Sb – X;

Ge – P – X и другие.

Стёкла прозрачны в инфракрасной области излучения, обладают электронной проводимостью и внутренним фотоэффектом. Используются в телевизионной аппаратуре при изготовлении переключающих и запоминающих устройств ЭВМ.

Оксидные стёкла. Легко образуют стекло следующие оксиды: SiO₂, GeO₂, B₂O₃, P₂O₅, As₂O₃. Обычное стекло – это смесь силикатов в состоянии переохлаждённой жидкости. При сплавлении с другими оксидами образуют стёкла TeO₂, TiO₂, SeO₂, MoO₃, WO₃, B₂O₃, Al₂O₃, V₂O₅ и другие. Например, стеклуются системы CaO – Al₂O_3, CaO – Al₂O₃ – B₂O₃.

Стёкла получают название по виду стеклообразующего оксида: силикатные, германатные, боратные, алюминатные, фосфатные, сульфатные и так далее. Промышленные оксидные стёкла содержат, как правило, не менее пяти компонентов. Специальные стёкла, например оптические, содержат до десяти и более компонентов.

Стекольная технология позволяет получать вещества в твердом состоянии с нестехиометрическим соотношением компонентов, которые не существуют в кристаллическом состоянии. Свойства оксидных стёкол удаётся плавно регулировать путём постепенного изменения состава.

Металлические стёкла. Силикатные стёкла получают из оксидных расплавов при обычных скоростях охлаждения. Металлические стёкла получают из сплавов на основе железа путем быстрого охлаждения. Скорость охлаждения достигает нескольких миллионов градусов в секунду. Обычно используют металлические сплавы, содержащие как типичные металлы, так и металлоиды. Меняя концентрации компонентов сплава системы Fe-Co-Cr-Si-B, регулируют свойства металлического стекла.

Отметим, что кристаллические вещества могут быть переведены в стеклообразное состояние под воздействием частиц высоких энергий или под действием ударной волны.