Szk o-ceramika jako materia przysz o ci

Podobne dokumenty
Materia y szk o-ceramiczne dla zastosowa stomatologicznych

PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANIS AWA STASZICA, Kraków, PL BUP 26/07

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

2.Prawo zachowania masy

Rodzaje i metody kalkulacji

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Wp yw dodatku fosforanu glinu na w a ciwo ci niskocementowych betonów korundowych

(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/DE02/ (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Klasyfikacja i oznakowanie substancji chemicznych i ich mieszanin. Dominika Sowa

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

PRAWA ZACHOWANIA. Podstawowe terminy. Cia a tworz ce uk ad mechaniczny oddzia ywuj mi dzy sob i z cia ami nie nale cymi do uk adu za pomoc

Opracowanie technologii wytwarzania rdzeni łopatek turbin gazowych i turbosprężarek metodą wtrysku wysokociśnieniowego

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

Dr inż. Andrzej Tatarek. Siłownie cieplne

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

Wp yw dodatku popio ów lotnych na krystalizacj

ZASADY WYPEŁNIANIA ANKIETY 2. ZATRUDNIENIE NA CZĘŚĆ ETATU LUB PRZEZ CZĘŚĆ OKRESU OCENY

STANOWISKO Nr 22/14/P-VII PREZYDIUM NACZELNEJ RADY LEKARSKIEJ z dnia 6 czerwca 2014 r.

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

Wynagrodzenia i świadczenia pozapłacowe specjalistów

REGULAMIN STYPENDIALNY FUNDACJI NA RZECZ NAUKI I EDUKACJI TALENTY

12. Wyznaczenie relacji diagnostycznej oceny stanu wytrzymało ci badanych materiałów kompozytowych

Zarządzanie projektami. wykład 1 dr inż. Agata Klaus-Rosińska

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Stopy żelaza. Stale Staliwa Żeliwa

W tym elemencie większość zdających nie zapisywała za pomocą równania reakcji procesu zobojętniania tlenku sodu mianowanym roztworem kwasu solnego.

URZĄD OCHRONY KONKURENCJI I KONSUMENTÓW

RZECZPOSPOLITA POLSKA. Prezydent Miasta na Prawach Powiatu Zarząd Powiatu. wszystkie

DANE MAKROEKONOMICZNE (TraderTeam.pl: Rafa Jaworski, Marek Matuszek) Lekcja IV

KARTA CHARAKTERYSTYKI PREPARATU Pochłaniacz wilgoci, wkład uzupełniający

Inteligentna formuła

Eksperyment,,efekt przełomu roku

Uchwała z dnia 20 października 2011 r., III CZP 53/11

Regulamin Obrad Walnego Zebrania Członków Stowarzyszenia Lokalna Grupa Działania Ziemia Bielska

NAJWAŻNIEJSZE ZALETY LAMP DIODOWYCH

POSTĘP TECHNOLOGICZNY A STRUKTURA CZASU PRACY, KOSZTY I EFEKTYWNOŚĆ NAKŁADÓW W TRANSPORCIE WARZYW

Wp yw jonów B 3+ na struktur i tekstur szkie krzemianowo-fosforanowych

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

Badanie silnika asynchronicznego jednofazowego

Komentarz technik dróg i mostów kolejowych 311[06]-01 Czerwiec 2009

Evolution plus 1 KRYTERIA OCENIANIA

Dynamika wzrostu cen nośników energetycznych

Regulamin Zarządu Pogórzańskiego Stowarzyszenia Rozwoju

Uchwała nr 21 /2015 Walnego Zebrania Członków z dnia w sprawie przyjęcia Regulaminu Pracy Zarządu.

40. Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna Meksyk, lipca 2009 r. ZADANIE TEORETYCZNE 2 CHŁODZENIE LASEROWE I MELASA OPTYCZNA

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

Regulamin przyznawania stypendiów doktorskich pracownikom Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego

III. GOSPODARSTWA DOMOWE, RODZINY I GOSPODARSTWA ZBIOROWE

Wsparcie wykorzystania OZE w ramach RPO WL

Regulamin Punktu Selektywnej Zbiórki Odpadów Komunalnych w Zbydniowie

PROJEKTOWANIE PROCESÓW PRODUKCYJNYCH

WYMAGANIA EDUKACYJNE SPOSOBY SPRAWDZANIA POSTĘPÓW UCZNIÓW WARUNKI I TRYB UZYSKANIA WYŻSZEJ NIŻ PRZEWIDYWANA OCENY ŚRÓDROCZNEJ I ROCZNEJ

SUBSTANCJE ZUBOŻAJĄCE WARSTWĘ OZONOWĄ

Trwałość projektu co zrobić, żeby nie stracić dotacji?

TABELA ZGODNOŚCI. W aktualnym stanie prawnym pracodawca, który przez okres 36 miesięcy zatrudni osoby. l. Pornoc na rekompensatę dodatkowych

Pomiar mocy pobieranej przez napędy pamięci zewnętrznych komputera. Piotr Jacoń K-2 I PRACOWNIA FIZYCZNA

UCHWAŁA. SSN Zbigniew Kwaśniewski (przewodniczący) SSN Anna Kozłowska (sprawozdawca) SSN Grzegorz Misiurek

ANALIZA STANU GOSPODARKI ODPADAMI KOMUNALNYMI NA TERENIE GMINY ROZDRAŻEW ZA 2015 R.

Wiedza niepewna i wnioskowanie (c.d.)

OFERTA SPRZEDAŻY DZIAŁEK INWESTYCYJNYCH POŁOŻONYCH W CZĘSTOCHOWIE ULICA KORFANTEGO

Karta informacyjna przedsięwzięcia Przebudowa budynku warsztatu

PROCEDURY POSTĘPOWANIA PRZY UDZIELANIU ZAMÓWIEŃ PUBLICZNYCH, KTÓRYCH WARTOŚĆ W ZŁOTYCH NIE PRZEKRACZA RÓWNOWARTOŚCI KWOTY EURO

USTAWA. z dnia 26 czerwca 1974 r. Kodeks pracy. 1) (tekst jednolity)

I. REKLAMA KIEROWANA DO LEKARZY

Na podstawie art.4 ust.1 i art.20 lit. l) Statutu Walne Zebranie Stowarzyszenia uchwala niniejszy Regulamin Zarządu.

1. Postanawia się przyjąć i przekazać pod obrady Rady Miasta Krakowa projekt uchwały Rady Miasta Krakowa w sprawie zamiaru rozwiązania Zespołu Szkół

UCHWAŁA nr LI/257/09 RADY MIEJSKIEJ GMINY LUBOMIERZ z dnia 28 października 2009 roku

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

NOWOŚCI Z ZAKRESU SYSTEMU SWR

7. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

art. 488 i n. ustawy z dnia 23 kwietnia 1964 r. Kodeks cywilny (Dz. U. Nr 16, poz. 93 ze zm.),

Zagospodarowanie magazynu

CBOS CENTRUM BADANIA OPINII SPOŁECZNEJ PRACA ZAROBKOWA EMERYTÓW I RENCISTÓW A PROBLEM BEZROBOCIA BS/80/2002 KOMUNIKAT Z BADAŃ WARSZAWA, MAJ 2002

Instalacja. Zawartość. Wyszukiwarka. Instalacja Konfiguracja Uruchomienie i praca z raportem Metody wyszukiwania...

Planowane dochody na 2007 rok - część opisowa:

Badania skuteczności działania filtrów piaskowych o przepływie pionowym z dodatkiem węgla aktywowanego w przydomowych oczyszczalniach ścieków

CD-W Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego. Cechy i Korzyści. Rysunek 1: Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego

Wrocław, 20 października 2015 r.

R E G U L A M I N P R Z E T A R G U

Wzór Umowy. a... zwanym dalej Wykonawcą, reprezentowanym przez:

Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru hydroizolacji z wykorzystaniem środka PENETRON PLUS

ENETOSH Standard kompetencji dla instruktorów i trenerów ds. bezpieczeństwa i ochrony zdrowia

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

FORUM ZWIĄZKÓW ZAWODOWYCH

Załącznik do zarządzenia Rektora Krakowskiej Akademii im. Andrzeja Frycza Modrzewskiego Nr 8/2013 z 4 marca 2013 r.

Ocena warunków higieniczno - sanitarnych w placówkach oświatowo - wychowawczych w roku 2010

PRZEDSIĘBIORSTWO ENERGETYKI CIEPLNEJ I GOSPODARKI WODNO-ŚCIEKOWEJ Sp. z o.o.

- 70% wg starych zasad i 30% wg nowych zasad dla osób, które. - 55% wg starych zasad i 45% wg nowych zasad dla osób, które

Wyszczególnienie. Wyszczególnienie

Szczegółowe informacje na temat gumy, rodzajów gumy oraz jej produkcji można znaleźć w Wikipedii pod adresem:

ZAANGA OWANIE PRACOWNIKÓW W PROJEKTY INFORMATYCZNE

ANALOGOWE UKŁADY SCALONE

Surowiec Zużycie surowca Zapas A B C D S 1 0,5 0,4 0,4 0, S 2 0,4 0,2 0 0, Ceny x

Gruntowy wymiennik ciepła PROVENT- GEO

Wp yw stosunku molowego Na 2 O do K 2 O na podstawowe w a ciwo ci szkliw porcelanowych

Działalność gospodarcza i działalność statutowa odpłatna organizacji pozarządowych. Tadeusz Durczok, 8 grudnia 2008

ROZWIĄZANIA PRZYKŁADOWYCH ZADAŃ. KORELACJA zmiennych jakościowych (niemierzalnych)

Umowa nr.. /. Klient. *Niepotrzebne skreślić

Transkrypt:

MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 64, 3, (2012), 400-404 www.ptcer.pl/mccm Szk o-ceramika jako materia przysz o ci KAROLINA CZKA*, KATARZYNA CHOLEWA-KOWALSKA, JAN WASYLAK AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydzia In ynierii Materia owej i Ceramiki, KTSiPA, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków *e-mail: karolina.l czka@gmail.com Streszczenie Efektywny sposób wzmocnienia szk a odbywa si poprzez kierowan krystalizacj, dzi ki której otrzymuje si tworzywa szk o-ceramiczne bardziej wytrzyma e pod wzgl dem mechanicznym, chemicznym i termicznym od samego szk a. Proces krystalizacji polega na odpowiedniej obróbce termicznej w temperaturach pomi dzy temperatur transformacji szk a a temperatur likwidusu. W niniejszej pracy badania zosta y ukierunkowane na otrzymanie tworzyw szk o-ceramicznych w uk adzie Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 w postaci materia ów prawie przezroczystych (nano-szk o-ceramika), prze wiecaj cych i nieprzezroczystych. Stwarza to szerokie mo liwo ci aplikacyjne dla takich wyrobów od zastosowania w budownictwie i gospodarstwie domowym, poprzez zastosowanie w rekonstrukcyjnej stomatologii estetycznej, a do ró nych, wytrzyma ych mechanicznie, termicznie i chemicznie elementów urz dze technicznych. Opracowano sk ady chemiczne szkie wyj ciowych o ró nym stosunku podstawowych sk adników Li 2 O/Al 2 O 3 i ró nej zawarto ci krzemionki SiO 2. W przypadku wytopionych szkie przeprowadzono badania termiczne DTA i na tej podstawie wyznaczono parametry krystalizacji. Po przeprowadzeniu kierowanej krystalizacji scharakteryzowano otrzymane produkty pod wzgl dem sk adu fazowego i mikrostruktury. Stwierdzono, e g ównymi fazami krystalizuj cymi w tworzywie jest dwu-krzemian litu Li 2 Si 2 O 5 i glino-krzemiany litu. Wyznaczono zakresy temperaturowe, w których otrzymuje si tworzywa przezroczyste, prze wi caj ce i nieprzejrzyste i okre lono dla nich wytrzyma o mechaniczn oraz wspó czynniki rozszerzalno ci liniowej. S owa kluczowe: szk o-ceramika, kierowana krystalizacja, nano-krystalizacja, prze wiecalno, wytrzyma o mechaniczna GLASS-CERAMICS AS A MODERN MATERIAL An effective way to strengthen glass runs through the directed crystallization which yields glass-ceramics more durable in terms of mechanical, chemical and thermal properties than the original glass. The process of crystallization is composed of an appropriate heat treatment at temperatures between the glass transition and liquidus temperatures typically ranging from about 500 C to about 1000 C. In this paper, studies were directed to obtain nearly transparent (nano-glass-ceramics), translucent and opaque glass-ceramic materials in the Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 system. This creates a wide range of possibilities for application of the products, starting from the construction industry and households, through the use in reconstructive cosmetic dentistry to various thermally and chemically resistant items of technical equipment. Chemical compositions of glasses have been developed with a varying output ratio of primary Li 2 O/Al 2 O 3 ingredients and a different content of silica. Lenses were subjected to DTA thermal studies, and on this basis the parameters of crystallization were determined. After the directed crystallization, the resultant products were characterized in terms of phase composition and microstructure. It was found that two-li 2 Si 2 O 5 lithium silicate and lithium aluminosilicates are the main phases that crystallize in the material. Temperature ranges required to obtain the transparent, translucent and opaque glass-ceramic materials were determined. Mechanical strength and thermal expansion coef cients of these materials were measured. Keywords: Glass-ceramics, Directed crystallization, Nano-crystallization, Translucency, Mechanical strength 1. Wst p Wspó czesne technologie musz sprosta nie tylko aktualnym wymaganiom nauki i techniki, ale równie powinny by nastawione na minimalizacj zu ycia energii oraz nie wywo ywa zanieczyszczenia naturalnego rodowiska. W przypadku technologii materia owych istotne jest, aby proces produkcyjny nie powodowa emisji szkodliwych dla rodowiska substancji, a otrzymany materia by cz owiekowi przyjazny i nadawa si do recyklingu. Szk o stanowi materia przyjazny rodowisku i cz owiekowi. Nie jest ono szkodliwe dla ywych organizmów, poniewa sk ada si z nietoksycznych zwi zków, które wyst puj w naturalnym rodowisku (krzemionka, krzemiany), nie ma zatem obawy o nie- korzystne oddzia ywanie bezpo rednio na organizm ludzki czy te na produkty przeznaczone do spo ycia. Ponadto wyroby szklane, po zu yciu, nie za miecaj rodowiska naturalnego, poniewa w postaci st uczki szklanej wracaj do produkcji. Szk o, oprócz walorów estetycznych, takich jak przezroczysto, po ysk i mo liwo barwienia na ró ne kolory, jest kruche, co wp ywa na skrócenie czasu u ytkowania wyrobów. Istnieje jednak szereg sposobów przed u enia ycia wyrobów szklanych poprzez popraw ich w a ciwo ci mechanicznych. Bardzo efektywnym, chocia jeszcze nie wykorzystywanym na szerok skal w Polsce sposobem, jest wzmocnienie szk a poprzez kierowan krystalizacj i otrzymanie w efekcie bardziej wytrzyma ych pod wzgl dem mechanicznym, chemicznym i termicznym wy- 400

SZK O-CERAMIKA JAKO MATERIA PRZYSZ O CI robów. Proces krystalizacji polega na odpowiedniej obróbce termicznej w temperaturach z regu y pomi dzy 500 C a 1000 C i nie wymaga zastosowania adnych dodatkowych substancji chemicznych, jak równie du ych nak adów inwestycyjnych i energii dla przeprowadzenia samego procesu. Jako efekt kontrolowanej krystalizacji otrzymuje si tworzywa o podwy szonych parametrach u ytkowych, które z regu y s nieprzezroczyste lub prze wi caj ce. Interesuj cymi, tlenkowymi uk adami podstawowymi, pozwalaj cymi otrzyma szk a o du ej tendencji do krystalizacji s m.in. uk ady Li 2 O-SiO 2 (LS) i Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 (LAS) [1, 4-5, 7-9]. W pierwszym uk adzie (LS) istnieje mo liwo otrzymania prze wi caj cego tworzywa o wysokiej wytrzyma o ci mechanicznej, w którym g ówn faz krystaliczn stanowi dwukrzemian litu. Tworzywo takie znane jest pod nazw IPS e. max CAD i jest stosowane do wytwarzania koron z bowych [4, 10]. W uk adzie LAS mo na natomiast wywo a krystalizacj glino-krzemianów litu otrzymuj c szk o-ceramiczny materia o bardzo korzystnych w a ciwo ciach termicznych (wspó czynnik rozszerzalno ci bliski zeru) i wysokiej odporno ci chemicznej [1, 6]. W obydwu przypadkach o w a ciwo ciach tworzywa szk o-ceramicznego decyduje stopie przekrystalizowania, mikrostruktura oraz w a ciwo ci pozosta ej w materiale fazy szklistej. Celem prezentowanych bada by o wytworzenie zmody- kowanej szk o-ceramiki z w/w uk adów o podwy szonych, w stosunku do produktów komercyjnych, w a ciwo ciach mechanicznych. Starano si to uzyska poprzez tak mody kacj sk adu chemicznego szkie podstawowych, która w efekcie prowadzi do wzmocnienia pozosta ej w tworzywie fazy szklistej (typ A) oraz do jednoczesnej krystalizacji w materiale dwukrzemianu litu i glino-krzemianów litu (typ B). Badanie te stanowi kontynuacj i rozwiniecie wykonanych i opublikowanych wcze niej prac [2, 3]. 2. Opis do wiadcze i uzyskanych wyników Jako szk a podstawowe do bada wybrano szk a o sk adach chemicznych pokazanych w Tabeli 1. W rozwi zaniu A, poprzez wprowadzenie zwi kszonych ilo ci tlenku wapnia (CaO) oraz dwutlenku cyrkonu (ZrO 2 ) starano si wp yn na popraw w a ciwo ci mechanicznych pozosta ej w tworzywie po krystalizacji fazy szklistej. Wymienione sk adniki znane s z pozytywnego wp ywu na wytrzyma o mechaniczn szkie [14]. W rozwi zaniu B, przy zachowaniu wysokiej koncentracji Li 2 O, starano si zwi kszy zawarto Al 2 O 3 do tego stopnia, aby mo liwa by a jednoczesna krystalizacja dwukrzemianu litu i glino-krzemianów litu. Obecno dwóch faz krystalicznych powoduje, e materia staje si naturalnym kompozytem, a to stwarza mo liwo wzajemnych oddzia ywa, prowadz cych do podwy szenia parametrów mechanicznych [12-13]. Jako materia y wyj ciowe, wprowadzaj ce poszczególne tlenki zastosowano chemicznie czyste odczynniki (Sigma Aldrich, POCh): SiO 2, Li 2 CO 3, Al(OH) 3, K 2 CO 3, Al(PO 3 ) 3, ZrO 2, CeO 2 i CaCO 3. Do zestawów wprowadzono, jako nukleator krystalizacji, dwukrzemianu litu, pi ciotlenek fosforu (P 2 O), a jako nukleator krystalizacji glino-krzemianów litu dwutlenek cyrkonu (ZrO 2 ). Ponadto do wszystkich szkie dodano w niewielkich ilo ciach tlenek ceru (CeO 2 ) i pi ciotlenek wanadu (V 2 O 5 ), które pozwalaj otrzyma tworzywo prze wiecalne o jasnokremowym odcieniu [2-5, 7-9]. Wytopy szkie w ilo ci 100 g przeprowadzono w tyglach platynowych w piecu elektrycznym Nabertherm Kanthal-super, w maksymalnej temperaturze 1500 C. Wytopione szk o poddano procesowi frytowania, a nast pnie rozdrobnienia. Szk o ponownie przetopiono w temperaturze 1500 C, a nast pnie wylano i odpr ono w temperaturze 500 C. Celem okre lenia temperatur charakterystycznych przeprowadzono dla wszystkich szkie badania termiczne DTA przy pomocy urz dzenia Thermal Analyzers DTA 7 Perkin Elmer, w zakresie temperaturowym 100-1000 C, z pr dko- ci grzania 10 C/min (Rys.1.). Ponadto w przypadku wszystkich szkie wykonano obróbk termiczn w piecu gradientowym w zakresie temperaturowym 20-900 C, polegaj c na izotermicznym wygrzewaniu szkie w postaci belek przez 30 minut (Rys. 2 i 3). Wizualna ocena próbek po obróbce w piecu gradientowym by a nast puj ca: Materia y typu A: LS/1Ca zakres krystalizacji (bez zmiany kszta tu próbek): 630-820 C; próbki lekko prze wiecaj ce, o odcieniu kremowym otrzymano w przedziale temperaturowym 760-820 C; Tabela 1. Za o one sk ady chemiczne szkie LS/1 Ca, LS/2 Zr i LAS/1 [% mas.]. Table 2. Chemical compositions of LS/1 Ca, LS/2 Zr and LAS/1 glasses [wt%]. Tlenek LS/1 Ca LS/2 Zr LAS/1 SiO 2 67,5 67,5 69,5-72 Li 2 O 14 14 14-16 Al 2 O 3 3,4 3,4 9-12 K 2 O 2,55 2,05 0-2 ZrO 2 3,5 5 0-1,5 CaO 4 3 0-2 P 2 O 5 3,5 3,5 1,5-4,0 CeO 1,5 1,5 0,5-1,5 V 2 O 5 0,05 0,05 0,05 Rys. 1. Wyniki bada DTA szkie LS/1Ca, LS/2Zr, LAS/1. Fig. 1. DTA results for LS/1Ca, LS/2Zr and LAS/1glasses. MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 64, 3, (2012) 401

K. CZKA, K. CHOLEWA-KOWALSKA, J. WASYLAK Tabela 2. Programy obróbki termicznej szkie LS/1Ca i LS/2Zr oraz LAS/1. Table 2. Heat treatment schedules for LS/1Ca i LS/2Zr and LAS/1 glasses. Rodzaj szk a wyj ciowego Program obróbki termicznej T C/czas min. LS/1 Ca ; ; LS/2 Zr ; ; LAS/1 ; ; ; 850/10 LS/2 Zr zakres krystalizacji (bez zmiany kszta tu próbek): 593-860 C; próbki lekko prze wiecaj ce, o odcieniu kremowym otrzymano w przedziale temperaturowym 765-860 C. Materia y typu B: LAS/1 - zakres krystalizacji 571-860 C; próbki o odcieniu oletowym transparentne i prze wiecaj ce otrzymano w przedziale temperaturowym 571-790 C, próbki s abo prze- wiecaj ce, szaro-kremowe w obszarze 790-860 C. Opieraj c si na otrzymanych wynikach bada DTA, ocenie zakresu krystalizacji w piecu gradientowym oraz informacjach literaturowych [1, 5, 10], jak równie obserwacjach próbek po wst pnym wygrzewaniu w ró nych temperaturach, ustalono dla badanych szkie program obróbki termicznej obejmuj cy nukleacj i krystalizacj (Tabela 2). Wed ug powy szych programów przeprowadzono kontrolowane ogrzewanie szkie. Próbki do obróbki termicznej wykonano w postaci wymaganej do pomiarów wytrzyma o- ci na trzypunktowe zginanie. Po obróbce termicznej otrzymano prze wiecalne kremowo-bia e tworzywa LS/1Ca i LS/2Zr A (Rys. 4) oraz przezroczyste lekko oletowe tworzywo typu B - LAS/1 (Rys. 5). Dla otrzymanych tworzyw szk o-ceramicznych przeprowadzono analiz fazow XRD celem okre lenia ich sk a- a) b) Rys. 4. Obrazy makroskopowe szkie : a) szk o wzmocnione LS/2Zr, b) materia szk o-ceramiczny LS/2Zr. Fig. 4. Macroscopic images of glasses: a) reinforced glass LS/2Zr, b) glass-ceamics LS/2Zr. a) b) Rys. 5. Obrazy makroskopowe szkie : a). szk o LAS/1, b) materia szk o-ceramiczny LAS/1. Fig. 5. Macroscopic images of glasses: a) glass LAS/1, b) glassceramics LAS/1. Rys. 2. Gradient temperaturowy dla szkie typu A, LS/2Zr. Fig. 2. Temperature gradient for A glasses - LS/2Zr. Rys. 3. Gradient temperaturowy dla szkie typu B, LAS/1. Fig. 3. Temperature gradient for B glasses - LAS/1. Rys. 6. Mikrostruktura materia u LS/1Ca po obróbce termicznej 550 C/30 min, 620 C/30 min, 820 C/10 min. Fig. 6. Microstructure of LS/1Ca material after heat treatment 402 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 64, 3, (2012)

SZK O-CERAMIKA JAKO MATERIA PRZYSZ O CI Tabela 3. Sk ad fazowy jako ciowy oraz ilo ciowy dla tworzyw LS/1Ca, LS/2Zr, LAS/1 oraz materia u komercyjnego IPS e max. CAD. Table 3. Qualitative and quantitative phase composition of LS/1Ca, LS/2Zr and LAS/1 materials and commercial IPS e. max. CAD. LS/1Ca LS/2Zr LAS/1 850/10 IPS e max. CAD Sk ad fazowy Roztwór sta y z szeregu LiAlSi 2 O 6 LiAlSi 3 O 8 o strukturze spodumenu Roztwór sta y o strukturze spodumenu LiAlSi 2 O 6 (virgilit) Udzia ilo ciowy [% mas.] 61,9 ± 0,4 3,2 ± 0,1 7,5 ± 0,1 27,4 ± 0,1 61,0 ± 0,4 4,0 ± 0,1 2,4 ± 0,1 32,6 ± 0,2 30,3 ± 0,7 25,8 ± 0,2 2,3 ± 0,2 5,7 ± 0,1 33,9 ± 0,2 2,0 ± 0,2 30 Dwukrzemian litu Li 2 Si 2 O 5 70 Rys. 7. Mikrostruktura materia u LS/2Zr po obróbce termicznej 550 C/30 min, 620 C/30 min, 820 C/10 min. Fig. 7. Microstructure of LS/2Zr material after heat treatment Rys. 8. Mikrostruktura materia u LAS/1 po obróbce termicznej 550 C/30 min, 620 C/30 min, 820 C/10 min, 850 C/10 min. Fig. 8. Microstructure of LAS/1 material after heat treatment Tabela 4. W a ciwo ci otrzymanych tworzyw szk o-krystalicznych. Table 4. Properties of glass-ceramics. W a ciwo ci LS1/Ca LS2/Zr LAS/1 IPS e. max CAD Wspó czynnik rozszerzalno ci cieplnej [K -1 ] 8,92 10-6 10,6 10-6 6,1 10-6 10,45 10-6 Odporno na korozj [ g. cm -2 ] 9,59 0,9 b.d. 30-50 Twardo Vickersa [GPa] 6,1 ± 0,11 6,65 ± 0,43 6,57 ± 0,60 5,8 ± 0,2 Modu Younga [GPa] 98 ± 1,4 98 ± 1,4 95 ± 2,4 95 ± 5 Wytrzyma o na zginanie [MPa] 417 ± 35 388 ± 23 346 ± 46 360 ± 50 Odporno na p kanie [MPa m 0,5 ] 2,1 ± 0,11 2,3 ± 0,17 1,68 ± 0,16 2,0-2,5 du fazowego (dyfraktometr X Pert PRO MPD, rmy PANalytical), jak równie badania mikrostruktury w mikroskopie skaningowym. Charakterystyk sk adu fazowego otrzymanych tworzyw szk o-ceramicznych przedstawiono w Tabeli 3. Mikrostruktur reprezentatywnych materia ów obrazuj fotogra e na Rys. 6-8. W przypadku otrzymanych tworzyw szk o-ceramicznych wykonano badania ich w a ciwo ci takich jak wytrzyma o na zginanie, odporno na kruche p kanie K IC, twardo, wspó czynnik rozszerzalno ci cieplnej oraz odporno chemiczna na dzia anie wody i s abych kwasów. Wytrzyma o na zginanie okre lano wg norm: ISO 14704, ISO 7500-1; MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 64, 3, (2012) 403

K. CZKA, K. CHOLEWA-KOWALSKA, J. WASYLAK 2004 i ISO 6872, metod 3-punktowego zginania przy pomocy maszyny wytrzyma o ciowej Zwick Roell Z 2.5, stosuj c próbki prostok tne o wymiarach 17 mm 5 mm 1,5 mm. Odporno na kruche p kanie badano wg normy ISO 23146:2008-06, natomiast wspó czynnik rozszerzalno ci cieplnej materia ów badano wg normy ISO 6872 przy pomocy analizatora termomechanicznego TMA 7 (Perkin Elmer). Odporno chemiczn okre lano zgodnie z wymaganiami normy ISO 6872, gotuj c lite próbki w roztworze kwasu octowego i okre laj c strat masy po gotowaniu. Wyniki bada przedstawiono w Tabeli 4. 4. Dyskusja wyników W wyniku obróbki termicznej szkie wyj ciowych otrzymano tworzywa szk o-ceramiczne o ró nym stopniu prze- wiecalno ci od transparentnych, poprzez prze wiecalne, do nieprze wiecalnych. Tworzywa szk o-ceramiczne typu A (LS/1Ca; LS/2 Zr) by y s abo prze wiecalne o szerokim zakresie krystalizacji; w przypadku tworzyw typu B (LAS/1) otrzymano szk o-ceramiczne materia y prawie transparentne i wyra nie prze wiecalne w zakresie temperatur do 850 C. Przypuszczalnie zwi kszenie zawarto ci Al 2 O 3 w szkle wyj- ciowym do ilo ci oko o 10% spowodowa o wzrost lepko ci w ni szych temperaturach, ograniczaj cy wzrost kryszta ów i prowadz cy do otrzymania materia ów nano-krystalicznych. Analiza fazowa XRD potwierdzi a, zgodnie z oczekiwaniami, e w tworzywach typy A dominuj c faz krystaliczn jest dwukrzemian litu, natomiast w tworzywach typu B wyst puje jednoczesna krystalizacja dwukrzemianu litu oraz glino-krzemianów litu. Z przeprowadzonych obserwacji SEM wynika, e tworzywa szk o-ceramiczne typu A charakteryzuj si drobnokrystaliczn mikrostruktur, któr tworz rozproszone w fazie szklistej krystality o wymiarach do ok. 300 nm bez wyra nego pokroju, przy czym widoczne s równie krystality o pokroju s upkowym i wymiarach do ok. 1,5 m. Podobnie wygl da mikrostruktura tworzyw LAS/1, jednak e krystality s tu wyra nie mniejsze (do ok. 100 nm). Za o eniem bada by o otrzymanie tworzyw szk okrystalicznych o wy szych ni w przypadku komercyjnych materia ów parametrach wytrzyma o ciowych, co zamierzano osi gn poprzez wzmocnienie pozosta ej w tworzywie fazy szklistej oraz poprzez jednoczesn krystalizacj dwu-krzemianu i glino-krzemianów litu. Wyniki bada wytrzyma o ci na zginanie otrzymanych tworzyw wskazuj na s uszno przyj tych za o e. W tworzywach typu A, mody kowanych tlenkiem wapnia (CaO) i tlenkiem cyrkonu (ZrO 2 ) krystalizowa wy cznie dwukrzemian litu, co oznacza o, e tlenek cyrkonu oraz tlenek wapnia pozostawa y w strukturze fazy amor cznej. Mimo stosunkowo niskiego stopnia przekrystalizowania materia- u i zawarto ci dwu-krzemianu litu blisko o po ow ni szej ni w materiale komercyjnym IPS e. max CAD, wytrzyma- o na zginanie materia u LS/1Ca wynosi a ponad 400 MPa by a wi c wi ksza ni w przypadku materia u komercyjnego. Materia LS/2Zr charakteryzowa si równie wysok wytrzyma o ci mechaniczn. Wskazuje to na s uszno przyj tej tezy, e wzmocnienie fazy szklistej poprzez mody kacj jej sk adu chemicznego prowadzi do poprawy w a ciwo ci ca- ego tworzywa szk o-krystalicznego. 5. Wnioski W wyniku przeprowadzonych bada otrzymano nowy rodzaj materia ów szk o- krystalicznych LAS/1, w których obok krystalizacji dwukrzemianu litu zachodzi równie krystalizacja glinokrzemianów litu. Otrzymane materia y posiada y wy sz wytrzyma o mechaniczn ni typowe tworzywa LAS (ok. 150 MPa), oparte wy cznie na krystalizacji glinokrzemianów litu, oraz porównywaln, a nawet nieco wy sz wytrzyma- o ni komercyjne materia y bazuj ce wy cznie na krystalizacji dwu-krzemianu litu. Bior c dodatkowo pod uwag, e w przypadku opracowanych sk adów istnieje mo liwo otrzymania tworzyw szk o-ceramicznych prawie transparentnych o wysokiej wytrzyma o ci mechanicznej, materia y te warte s dalszych bada z uwagi na szerokie mo liwo ci aplikacyjne takich tworzyw. Podzi kowanie Praca nansowana przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy szego w ramach bada statutowych AGH-WIMiC projekt nr 11.11.160.365. Literatura [1] Zanotto, E.D.: A bright future for glass-ceramics, Am. Ceram. Soc. Bull., 89, 8, (2010), 19-27. [2] czka K., Kounga A., Cholewa-Kowalska K.: Materia y szk oceramiczne dla zastosowa stomatologicznych, Materia y Ceramiczne, 64, 3, (2012), 348-354. [3] czka K., Kounga A., Górny T., czka M., Cholewa-Kowalska K.: Mody kowana szk o-ceramika LAS (Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 ), Szk o i Ceramika, 6, (2011), 8-13. [4] Hölland W., Rheinberger V., Apel E., van t Hoen C., Hölland M., Domman A., i in.: Clinical applications of glass-ceramics in dentistry, J. Mater. Sci.: Mater. Med., 17, (2006), 1037-1042. [5] Goharian P., Nemati A., Shabanian M., Afshar A.: Properties, crystallization mechanism and microstructure of lithium disilicate glass ceramic, J. Non-Cryst. Solids, 356, (2010), 208 214. [6] Sakamoto A, Himei Y, Hasibhe Y.: -spodumene Glassceramic with Anomalous Low Thermal Expansion, Adv. Mater. Res., 39-40, (2008), 381-386. [7] Li Y., Liang K., Xu B., Cao J.W.: Crystallization mechanism and microstructure evolution of Li 2 O Al 2 O 3 SiO 2 glass-ceramics with Ta 2 O 5 as nucleating agent, J. Therm. Anal. Calorim., 101, (2010), 941-948. [8] ElBatal F.H., Azooz M.A., Hamdy Y.M.: Preparation and characterization of some multicomponent silicate glasses and their glass ceramics derivatives for dental applications, Ceram. Int., 35, (2009), 1211 1218. [9] Riello P, Canton P., Comaleto N., Polizzi S., Verita M., Fagherazzi G., Hofmeister H., Hopfe S..: Nucleation and crystallization behaviour of glass-ceramic materials in the Li 2 O-Al 2 O 3 - SiO 2 system of interest for their transparency properties, J. Non-Cryst. Solids., 288 (2001), 127-139. [10] Hu A.M., Liang K.M., Wang G., Zhou F., Peng F.: Effect of nucleating agents on the crystallization of Li 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 system glass, J. Therm. Anal. Calorim., 78, 3, (2004), 991-997. [11] Materia y informacyjne rmy Ivoclar Vivadent. [12] Patent US6284340 B1, Crystallized glass, magnetic substrate disc and magnetic disc. [13] Patent US 5835659, Optical ber xing substrate, method of producing the same and optical device. [14] Technologia Szk a, praca zbiorowa pod red. B. Ziemby, Arkady Warszawa (1987). Otrzymano 26 kwietnia 2012, zaakceptowano 31 maja 2012 404 MATERIA Y CERAMICZNE /CERAMIC MATERIALS/, 64, 3, (2012)