Оглавление

Введение 2

1. Платина и её свойства. 3

1.1. Физические свойства. 3

1.2. Химические свойства. 4

2. Сплавы платины 5

3. СТЕКЛЯННЫЕ ВОЛОКНА 6

3.1. Способы выработки стеклянных волокон 7

3.2. Получеиие ультра- (УТВ) и супертонкого (СТВ) волокон. 12

3.3. Физико-механические свойства и области применения стеклянных волокон. 12

4. Выбор сплава 14

4.1. Стеклоплавильные сосуды 14

4.2. Влияние легирования на жаропрочность платиновых сплавов 17

4.3. Вредные примеси и инородные включения 20

4.4. Влияние стекольных расплавов на ползучесть  и разрушение платинородиевых сплавов. 21

5. КРАТКИЙ АНАЛИЗ МИРОВОГО РЫНКА ПЛАТИНЫ 22

5.1. Прогноз мирового рынка 24

Вывод. 26

Список литературы 27 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

 

Стекло, железо и бетон - важнейшие современные  конструкционные материалы. В этой триаде стекло патриарх, его уже  применяли, когда еще не знали  железа, не говоря уж о бетоне.

 С веками  стекло - строительное, тарное, художественное, лабораторное - использовалось все  шире и разнообразнее. Достижения  нашего времени заключаются не  столько в расширении ассортимента, сколько в механизации производства, применении различных стеклоформирующих  машин, положивших конец господству  стеклодувной трубки, изобретенной  еще до новой эры. Благодаря  этому появилась возможность  производить стеклянное волокно  - тончайшие нити, внешне похоже  на шелковые, но не сопоставимые  с ними по своим свойствам.  Они обладают высокой химической, термической и механической стойкостью, не пропускают ток, прозрачны  и способны образовывать единое  целое со многими другими материалами,  особенно с синтетическими смолами.  Поэтому современную технику  уже невозможно представить себе  без стеклопластиков, различных  электроизоляционных материалов, фильтров  и многих других изделий, основу  которых составляют стеклянные  волокна. У них мало конкурентов  и по качеству и - что очень  существенно - по стоимости.

 Стеклянные  нити получают продавливанием  расплава сквозь мельчайшие отверстия  фильеров. Казалось бы, дело простое,  если не учитывать, что необходимы  нити толщиной 3-10 микрометров. Еще  недавно такие нити удавалось  создавать только насекомым-шелкопрядам!

Толщина человеческого волоса (для  жителей России) —  в среднем 40 мкм.

 Получение  обычного стекла ведут при  температуре лишь незначительно  превышающей 1000 °С, и уже тогда  расплав становится агрессивным,  он корродирует все, с чем  соприкасается. А для получения  тончайших нитей, необходимых  для стекловолокна, оптимальным  является температурный интервал 1200-1450 °С. Кремнекислый расплав при  таком нагреве становится яростным  агрессором, лучшие легированные  стали, из которых пробовали  изготовлять стеклоплавильные сосуды, выдерживают лишь десятки часов  работы и то при температуре,  не превышающей 1300 °С.

 Уровень тепловых  напряжений в стеклоплавильных  сосудах так высок, что не  выдержали            и все известные керамические  и металлокерамические материалы.

 Единственной  и незаменимой на протяжении  истории получения стекловолокна,  насчитывающей уже половину века, остается платина с небольшой  (7-10 процентов) добавкой родия.

1. Платина и её свойства.

Пла́тина (исп. Platina) — 78 элемент периодической таблицы, атомная масса 195,09

В платиновую группу входят шесть металлов - платина, палладий, иридий, осмий, родий и рутений. Эти  металлы имеют серебристо-белый  цвет, и обычно их обнаруживают вместе. Чаще встречаются платина и палладий, реже всего – осмий, родий и  рутений.

Среднее содержание в земной коре 5×% по массе.

Платина – металл более редкий и более тяжелый, чем другие драгоценные металлы, а так как он и более чистый, его иногда называют «самым благородным». Большая часть изделий из платины  для увеличения прочности также  содержит незначительные количества иридия или рутения.

Так как платина  – очень чистый металл, он редко  вызывает аллергические реакции. Кроме  того, платина несколько прочнее, чем другие драгоценные металлы.

 Платина не  маркируется в каратах. В США  на платину указывает сокращение  РТ или «plat». В Европе платине  соответствует маркировка 950 или  РТ950.

1. Физические  свойства.

 Температуры плавления  - 1769 °C ( тугоплавкий, жаростойкий,  жаропрочный) 

Температура кипения - 3800 °C.

Кристаллическая структура-ГЦК

Платина обладает хорошей  пластичностью при комнатной  температуре (в отожженном состоянии δ= 40-50%)

Удельное электрическое  сопротивление – 10, 42мкОм•м.

 Платина —  один из самых тяжелых металлов (плотность 21,45 г/см³)

Прочностные характеристики в отожженном состоянии: 

Твердость HB 39-40

2. Химические  свойства.

По химическим свойствам  платина похожа на палладий, но проявляет  большую химическую устойчивость. Реагирует  только с горячей царской водкой

Платина является одним  из самых инертных¹ металлов. Она нерастворима в кислотах и щелочах, за исключением царской водки. Платина также непосредственно реагирует с бромом, растворяясь в нём.

При нагревании платина  становится более реакционноспособной. Она реагирует с пероксидами, а при контакте с кислородом воздуха  — со щелочами. Тонкая платиновая проволока горит во фторе с выделением большого количества тепла. Реакции с другими неметаллами (хлором, серой, фосфором) происходят менее охотно. При более сильном нагревании платина реагирует с углеродом и кремнием, образуя твёрдые растворы, аналогично металлам группы железа.

Таким образом,  платина может быть основой сплавов, работающих вплоть до высоких температур в агрессивных жидких и газовых средах.

     Основным  недостатком изделий из чистой платины  является их низкая механическая прочность, особенно при высоких температурах. Уже сравнительно небольшие температуры  при эксплуатации и незначительные механические напряжения вызывают деформацию изделий, а затем и их разрушение.

     Повышение жаропрочности конструкционных  материалов на основе платины позволяет  повысить срок службы изделий, уменьшить  их массу, реализовать новые технологические  процессы.

     Легирование – один из путей повышения высокотемпературных  свойств платины. 
 
 
 
 

2. Сплавы  платины

Значительная  часть платины расходуется для  изготовления сплавов. При выборе легирующих элементов основываются на том, чтобы максимально сохранить достоинства платины – высокую коррозионную стойкость. Технологичность, и в то же время улучшить другие эксплуатационные свойства-сопротивление деформации и истиранию, характеристики жаропрочности.

Наиболее эффективными легирующими элементами для платины  являются Pd(палладий), Rh(родий), Ir (иридий), Au (золото), неограниченно растворяющиеся в ней в жидком и твердом состояниях.

²

Все легирующие элементы повышают прочностные свойства и снижают пластичность, увеличивая её удельное электросопротивление. 

Рисунок 1. Влияние концентрации легирующих элементов на твёрдость 
 
 
 
 
 

3. СТЕКЛЯННЫЕ  ВОЛОКНА

Стеклянные волокна  относятся к классу негорючих  химических волокон, обладающих высокой  термо- и теплостойкостью, высоким  модулем упругости, а также прочностью при малом удлинении.

Стеклянные волокна  с такими физико-механическими свойствами находят широкое применение в  различных отраслях народного хозяйства, как тепло- и звукоизоляционный материал. Из стеклянных нитей изготавливают технические ткани, в том числе фильтровальные, эксплуатирующиеся при высоких температурах в агрессивных средах, и другие изделия.

Сырьем для  получения стеклянных волокон служит стекло, представляющее собой аморфное изотропное вещество, получаемое переохлаждением  расплавов неметаллических оксидов  и оксидов металлов. Для производства стекла применяют материалы, склонные к переохлаждению и переходу в  стеклообразное состояние (силикаты, бораты и фосфаты). Наибольшее распространение  получили силикатные стекла, представляющие собой химическое соединение кремнезема с другими оксидами.

Физико-химические свойства стекла зависят от его химического  состава, условий варки и последующих  термической и химической обработок. Процессы стеклообразования, формования изделий и затвердевания стекла протекают в широком интервале  значений вязкости (от 10 Па*с при 1400 °С до 1014 Па*с при 20 °С).

Ниже приводится химический состав стекол для производства стеклянных волокон:

Стеклянные волокна  в зависимости от их назначения и способа производства изготавливают из стекол различного химического состава. Комплексную нить получают главным образом из безщелочного алюмоборосиликатного стекла. Волокна, работающие при температурах около 1000°С‚ получают из кварцевого стекла, расплавов каолина и щелочесодержащих стекол, в которых после выщелачивания содержание достигает 96—97%. комплексную нить,

предназначенную для защиты от рентгеновских и  радиоактивных излучений, получают из свинцово - и боросодержащих стекол. Полупроводящие волокна - из стекол, содержащих одновалентные оксиды меди и серебра.

Стекла для  получения волокна разнообразны по составу, но все они отличаются высоким содержанием щелочноземельных оксидов, в, то время как содержание не превышает 60%, содержание колеблется в пределах 2-10 (в редких случаях до 21%), -до 18%, а содержание зависит от качества сырья, используемого для приготовления стекол.

Свойства стеклянных волокон зависят не только от состава стекла, но и от способа производства, диаметра нити, состояния и температуры окружающей среды.