Schott Technische Gläser

∆I/I ––>
A
0 200 400 600 800 1000
Temperatur/ K ––>
Abb. 12 Prinzipieller Verlauf der Wärmedehnung von Gläsern.
3.3 Elastizität
Das ideale Sprödverhalten von Gläsern und Glaskeramiken
bedingt ebenso ein ideal elastisches Verhalten bis zum
Brucheintritt. Die Elastizitätsmodulen für die meisten technischen
Gläser liegen bei 50–90 kN/mm 2 . Der Schwerpunkt
dieses Bereichs von 70 kN/mm 2 stimmt etwa mit
dem Elastizitätsmodul von Aluminium überein.
3.4 Thermischer Längenausdehnungskoeffizient
Abgesehen von wenigen Ausnahmen nehmen Länge
und Volumen der Gläser mit steigender Temperatur zu
(positiver Koeffizient).
Der typische Verlauf beginnt mit einer Steigung = Null
beim absoluten Nullpunkt (Abb.12); hiernach folgt eine
deutliche Steigungszunahme bis etwa Raumtemperatur
(Abschnitt A) und eine abgeschwächte Steigungszunahme
bis zum Beginn experimentell merklichen plastischen
Verhaltens (Abschnitt B = quasi linearer Bereich). Eine
deutliche Krümmung der Ausdehnungskurve kennzeichnet
den Übergang vom vornehmlich elastischen zum mehr
plastischen Verhalten des Glases (Abschnitt C = Transformationsbereich).
Infolge zunehmender Strukturbeweglichkeit
zeigen hier die Temperaturabhängigkeiten nahezu
aller Glaseigenschaften eine deutliche Änderung. Dieser
Transformationsbereich wird gekennzeichnet durch die
Transformationstemperatur Tg nach ISO 7884-8.
Abb. 13 zeigt thermische Längenänderungskurven von
fünf Gläsern, von denen 8330 und 4210 etwa den
normalen Bereich technischer Gläser mit den Ausdehnungskoeffizienten
α(20 °C; 300 °C) = 3,3 – 12·10 –6 /K abgrenzen.
Als wesentliche Einflußgröße für die Verschmelzbarkeit mit
anderen Werkstoffen sowie für die Ausbildung von thermisch
induzierten Spannungen hat die thermische
Längenausdehnung für Glas eine vorrangige Bedeutung.
B
C
Tg
Demonstration der Abschreckfestigkeit von Glaskeramik.
Verschmelzanpassung
Von praktischer Wichtigkeit für „Verschmelzanpassungen“
ist, daß Gläser im bereits stark gekrümmten Kurventeil
des Transformationsgebietes einfrieren (Abb. 14) und daß
diese Einfriertemperatur T E sich mit steigender Abkühlgeschwindigkeit
zu höheren Temperaturen verschiebt.
Voraussagen für die bei Verschmelzungen maßgebliche
Längenkontraktion des Glases setzen Kenntnisse des
Kurvenverlaufs sowie der fiktiven Einfriertemperatur T E für
die jeweilige Kühlgeschwindigkeit voraus. Eine einfachere
und vielfach genauere Möglichkeit zur Prüfung von Verschmelzanpassungen
ermöglicht die spannungsoptische
Vermessung von Probeverschmelzungen unter praxisnahen
Kühlgeschwindigkeiten (ISO 4790).
∆I/I ·10 3 ––>
700
600
500
400
300
200
100
0
4210
8095
8250
8330
Kieselglas
100 200 300 400 500 600 700
Temperatur/ °C ––>
Abb. 13 Lineare thermische Ausdehnung verschiedener technischer
Gläser und Kieselglas.
15
Prüfung und Bedeutung wichtiger Glaseigenschaften