Кварцевое стекло. Его свойства, производство и применение - Глаголев С.П.
Скачать (прямая ссылка):
При рассматривании таблицы сразу бросается в глаза довольно, сильное расхождение между величинами отдельных авторов. Как мы увидим дальше, эти расхождения лишь в единичных случаях можно объяснить ошибками- опыта. Главная же вина невидимому падает на реальное различие в свойствах отдельных образцов стекла, различие,, которое обязано своим происхождением неодинаковым условиям производства и обработки. Т;.ким образом строгая стандартизация механических свойств кварцевого стекла пока, что — дело будущего.
ТАБЛИЦА П
Результаты экспериментальных работ по измерению констант упругости кварцевого-стекла при комнатной температуре Цифры в киломегабариях (10е дин на 1 смг)
Исследователь ч- ор П{> Метод к Е R =
Ьрусок Акустические колебания (425) 612 ?43 (0.260>
Брусок' -Т' Изгиб (317) 689 (303) 0,138
Lees, Andrews и Shave70 . . . Стержень Изгиб 400
Стержень Изгиб И кручение (319) 699 308 (0,133>
Schidiof и Aiftan-Kiotz" . . . Полый шарик - Сжатие 474 612 (234) (0.306)
Adams и Gibson'2...... Брусок Сжатие 379 *
Bridgman'3......... Стержень Сжатие 37/ -
Сжатие 372
Пластинки Твердость (711)
Нити Изгиб и кручение ! 144) 518 288
Нити Изгиб и кручение (418) 600 238 (0,26)
Нити 300
Нити' 146
; Нити 226
60
Сжимаемость
Коэфициентами, характеризующими объемное сжатие твердого тела, могут быть:
Р — коэфициент истинного сжатия при данном давлении р, определяемый формулой 8 = —— 4^- и ' г у йр
$т—коэфициент среднего сжатия, в данном интервале давлений, определяемый формулой ^>т=-~
ТАБЛИЦА 12
Результаты измерений коэфициента среднего сжатия кварцевого стекла при комнатной температуре (БоБтап). Давление в мегабариях
Исследователь
.0" 'К
Adams, Williamson h Johnston'8 (1919) Madelung h Fuchs66 (1921) . . ; . . .
Bridgman'3 (1925)..........
Adams h Gibson'2 . . . . ... .
Schidiof h Alfthan-Klotz" (1906). . .
3,i
2,69
2,67
2,64
2,1
.Табл. 12 дает значения коэфициента 8ТО при 0°, полученные различными исследователями. Все цифры за исключением первой относятся к прозрачному кварцевому стеклу. Отклонение, полученное Schidiof и Alftan-Kiotz, следует объяснить недостаточно строгой методикой опыта. Adams, Williamson и Johnston, получившие наибольшее значение рга, работали с образцом, содержащим многочисленные пузырьки воздуха и приближающимся по своим свойствам к непрозрачному кварцевому стеклу. Употребляемое ими давление доходило до 7 840 мегабарий (7 990 кг на 1 см2). Полученные ими цифры приведены в табл. 13 *
ТАБЛИЦА 13
Сжимаемость полупрозрачного кварцевого стекла по измерениям Adams. Williamson и Johnston (1919). Давление в мегабариях
Давление р Давление р . ю- • К
1 960 2 94.) , 3 923 4 930 1 3,20 3,15 3,14 , 3,12 5880 6860 7840 , 3,13 3,13 3,16
Bridgman, работая в пределах от 1 ООО до 12 ООО мегабарий и при температурах в 30 и 75°,, дает следующие уравнения для определения Рт (прозрачное-стекло от General Electric Со):
10е- pm = 2,699 f 18,3-10« р,при 30°; 10«:- 8да = 2,829 + 7,46-10« р при 75°.
¦
Модуль упругости
Модуль упругости Е может быть определен например формулой
д/ =г— q f, связывающей удлинение цилиндрического стержня дли-
ной I и площадью поперечного сечения q с величиной растягивающей силы /.
При измерениях для определения Е обычно пользуются не растяжением, но явлением изгиба брусков, стержней или нитей. Большинство работ, сведенных в табл. 11, касается кварцевых стержней или брусков и лишь Threlfall и Boys наблюдали изгибание нитей.
Анализируя цифры, можно сказать, что модуль упругости кварцевого стекла, взятого в форме тонких нитей, примерно равен тому, который мы имеем для более крупных изделий. Это тем более вероятно, что измерения Threlfall, давшие значительное расхождение с результатами других авторов, дают значительное несовпадение цифр для. нитей различных диаметров (табл. 14). Колебание цифр от 412,6 до 760,9 ясно говорит за недостаточную точность опыта.
ТАБЛИЦА 74
Мэдуль упругости кварцевого стекла из опытов над изгибанием нитей Threlfall (1890)
Диаметр Е в кило.ме-
НИТИ В ?1 габариях
55,93 581.6
61,02 760,9
83,75 . 417.9
87,71 1412.6
87,71 516,3
Необходимо так^ке отдельно остановиться на опытах Lees, Andrews и Shave, результат которых повидимому сильно преуменьшен. Дело в том, что указанные авторы ставили целью своей работы не строгое определение абсолютного значения модуля упругости при комнатной температуре, но выявление его зависимости от температуры в нредлах от 0 до 900°. Они пользовались методом изгибания стержня, закрепленного'с одного конца и нагружаемого с другого. Результаты изображены па рис. 26, где по оси абсцисс отложена температура в градусах Цельсия, а по оси ординат отношение модуля упругости при температуре t° к модулю при 20°. Для последней температуры; получены следующие цифры:
Е
киломега-
барий
Стержень (!)................ 400
»> (3)................ 350
і) (3) иосле нагревания ...... 520
і) (3) повернутый на 90° ..... 340 ,
» (3) после нагревания...... 493*
