Glas: Natur, Struktur und Eigenschaften by Horst Scholze

By Horst Scholze

Das Buch erörtert zuerst die besondere Natur des Glases, indem - dem Herstellungsprozeß folgend - zunächst das Verhalten von Glasschmelzen betrachtet wird, um daraus die Struktur der festen Gläser abzuleiten. Je nach chemischer Zusammensetzung ergeben sich dafür charakteristische Eigenschaften, besonders bei den nichtsilicatischen, nichtoxidischen und metallischen Gläsern. Die zweite Hälfte des Buches befaßt sich mit den Eigenschaften der Gläser, die nach Möglichkeit aus den Strukturen abgeleitet werden. Dabei wird auch auf die Meßmethoden und die Einflüsse von Zusammensetzung, Temperatur und Vorgeschichte eingegangen, wobei die neuesten Fortschritte in der Entwicklung von Gläsern mit höherer Festigkeit und besseren optischen, elektrischen und chemischen Eigenschaften behandelt werden. Neue Abschnitte sind auch der Glasoberfläche und dem Sol-Gel-Prozeß gewidmet. Das Buch ist in seiner Anlage ohne Konkurrenz im deutschen Sprachbereich. Es stellt nicht nur eine Einführung in den Werkstoff Glas für Lernende dar, sondern ist auch durch viele praktische Hinweise ein wertvolles Hilfsmittel bei der Anwendung von Glas. Sehr viele Literaturzitate ermöglichen einen schnellen Zugriff zu ausführlicheren Quellen. Die vielseitigen und oft einzigartigen Eigenschaften von Gläsern werden aus der Glasstruktur abgeleitet, die eingehend behandelt wird. Daraus ergibt sich das Verständnis für die Einflüsse von Zusammensetzung, Temperatur und Vorgeschichte. Das Buch ist nicht nur ein Lehrbuch, sondern auch ein Hilfsmittel für den praktischen Gebrauch von Glas.

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Betrachtet guy den ProzeB des Konstruierens hinsichtlich sei ner Tatigkeiten, so kann guy feststellen, daB bei ihm vor al lem Informationen gewonnen, verarbeitet und ausgegeben werden mussen; guy spricht von einem Informationsumsatz / 1 /. Ein hoher Zeitanteil wird hierbei fur die Informationsbeschaf fung benotigt, die je nach Tatigkeitsbereich 15% bis 20% der gesamten Konstruktionszeit betragt / 2 /.

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H. es wird zunächst Kristallisation von B eintreten, bzw. Kristalle von B lösen sich in homogener Schmelze nicht auf. Erst wenn die stabile Entmischung erfolgt ist, dann löst sich B auf. Diese Erscheinungen können für die Praxis große Bedeutung haben. In Bild 15 wurde eine stabile Mischungslücke diskutiert. Es wurde aber bereits darauf hingewiesen, daß besonders bei glasbildenden Systemen auch mit metastabiler Entmischung zu rechnen ist. Dies läßt sich an S-förmigen Liquiduskurven erkennen und auch aus ternären Phasendiagrammen extrapolieren, wie es für das System BaO-Si0 2 zunächst Levin und Cleek [546], später Cahn und Charles [126] getan haben.

B. des Kieselglases, betrachtet. Man findet zwar vereinzelt SiOz-Glas in der Natur, doch sind das sehr seltene Ausnahmen. In der Technik wird Quarz, meist Bergkristall, hoch erhitzt (bis über 2000 °C), wobei man eine Schmelze erhält. 3 näher erläutert wurde. Wenn sich einzelne Teile bewegen, dann müssen Bindungen gesprengt werden. Die dazu notwendige Energie wird von der thermischen Energie aufgebracht. Je fester die Bindungen im Kristall sind, um so höher liegt der Schmelzpunkt. Aus der festen Si - 0-Bindung erklärt sich damit der hohe Schmelzpunkt des Cristobalits, der bei hohen Temperaturen stabilen kristallinen Phase des SiOz, von 1 723 oe.

Gleichung (20) wurde zuerst durch Vogel [1022], später unabhängig davon, aber gleichwertig durch Fulcher [281] und Tammann und Hesse [951] durch eine dritte Konstante T o ergänzt zu " = K exp ( T :;'0 ). Daraus ergibt sich die jetzt meist übliche Schreibweise B 10g,,=A+ - - . T-T o (21) Gleichung (21) wird als Vogel-Fulcher-Tammann-Gleichung oder kurz VFT-Gleichung bezeichnet. Mit ihr lassen sich die,,- T-Kurven von Gläsern oberhalb T g recht gut erfassen, weshalb sie in der Praxis vielfach verwendet wird.

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