Файл: Строение и свойства стеклокристаллических материалов на основе горных пород и шлаков (г. Чимкент, 8-10 октября 1974 г.) [сборник статей] 250-летию АН СССР посвящается.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 160
Скачиваний: 0
'2 . Г.Роусон, Неорганические стеклообразующие материалы, Изд-вб
"Мир", 1970.
3. В.А,Колесова, Сб. "Стеклообразное состоягие", Труды Всесо
юзного совещания, Иэд-во АН СССР, |
1965, |
стр. 219. |
|
|
4 . В.А.Колесова |
, Неорганические материалы, 1965, |
I , fe I I , |
||
стр. 2020. |
|
|
|
|
К.С.КУГАТЕЛАДЗЕ, Р.Д.ВЕРУЛАШВИЛй, Г.М.КАКАБАДЗЕ |
||||
ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ ТЕРМООБРАБОТКИ |
ШИХТЫ НА СВОЙСТВА |
|||
МОДЕЛЬНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ СТЕКОЛ. |
|
|||
В работах по |
использованию магм |
[ l-з] |
отмечена |
разница в |
свойствах стекол, полученных на основе горных пород,и модель ных,синтезированных на основе химически чистых реактивов. При этом степень различия свойств исследуемых составов меняется как в зависимости от химической природы и структурной особен ности горных пород, так и от условий синтеза.
Значительную информацию о причинах наблюдаемого расхожде-
ния дает изучение влияния условий синтеза стекол на их свойства
л/.
В этом отношении особо интересные результаты, полученны при изучении влияния условий термообработки шихты. Исходя из
известного положения /5 /, |
различия в структуре спекшихся масс |
в зависимости от режимов |
термообработки е той или иной мере |
должно проявляться и на изменении структуры стекла. Можно было полагать, что данное обстоя-ельство окажет определенное влия ние и на величину наблюдаемого расхождения свойств.
В качестве объекта исследования исспользовали горную по роду-базальт (серия "Б") и.модельный синтезированный состав на оонове химреактивов ("БС").
Шихты образцов серий "Б" и "БС" предварительно выдержива лись по два часа при температурах 1000, НОГ, 1150°, 1200°С. Плавка предварительно обрабс.анных шихт производилась при
I460°c;
Ввиду того, что базальтовая шихта с самого начала состоит из пироксена, она в процессе выдержки в интервале 1000-И50°С осо к изменений не претерпевает, наблюдается лишь полное за мещение железистого оливина окислами железа. Повышение темпе- p. туры до 1200°С способствует заметному понижению двупреломления плагиоклазов и переходу их в изотропную массу.
В отличии от базальтовых ("Б "), синтезированные шихты ("БС") не содержат минералов пироксенового и плагиоклазового ряда. Формирование первого отчетливо проявляется при темпера турах, близких к Ю00°С, последнего же в шихтах серии "БС" во обще не обнаружено. Максимальной интенсивностью минералообразования характеризуется область температур II00-II50°C . Как
и предполагали, процессы образования и разрушения определен ных соединений в синтезированных шихтах проходят в области бо лее высоких (на 20-60°) температур.
Таким образом, если в синтезированных шихтах повышение температуры обработки в интервале Ю00-1200°С способствует формированию минералов пироксенового ряда, гематита и кварца, то в природных шихтах процесс направляется в сторону мономинерализации за счо'т замещения одной фазы другой.
Доказательство этому дает петрографическое исследование шихт, обработанных при П50°С.
Электрснвомикроскопическое исследованиестекол выявило наличие значительно большего числа микронеоднородностей в стек лах, полученных из шихт,прошедших термическую обработку в ин тервале максимального пироксенообразования И50°С.
Установлено, что в образцах, выдержанных при температу рах, близких к ликвидусу, стекла.содержат непрерывные (контак тирующие) микронеоднородкссти, а при более высокотемператур ной варке - лишь локальные (замкнутые) включения. При этом более, неоднородным оказываются стекла на основе магм. ИК спект ральный и петрографический анализы дают основание отнести рас смотренные неоднородности к пироксеновым, шпинелевым и магнетитовым фазам, реже - к остаткам SiC^,
Различия в структуре расплавов с разным тепловым прошлым проявляются в изменении электросопротивления, химической стой
кости, вида кривых ДТА и т .д . |
(таблица). |
|
|||||
|
Влияние термообработки шихты на свойства |
||||||
|
|
|
|
стекол |
|
|
|
Индекс!теыпера-^дельно-объем- Отно- |
шроценцитношевие |
||||||
стекла!тура ш -!ное |
сопротивлэ-!шение |
Iвесомых!показателей |
|||||
!леожки |
1ние„ом*см при |
пока- |
!потерь |
! стекол |
|||
!Йихты,°с!200°С |
|
!зате- |
!в I н |
! |
|||
Г |
’ |
! |
|
|
‘ !лей |
1HCI |
! |
1 |
|
! |
|
|
!стекол! |
! |
|
Б |
1000 |
1,21 |
• |
1 0 ^ |
4,1 |
1,064 |
1.0 |
БС |
|
4,99 |
• |
Ю10 |
1,004 |
116
I ! 2 |
! |
|
3 |
! |
* |
! |
5 |
! |
6 |
|
Б |
1100 |
8,11 |
• |
I0I0 |
|
5.1 |
|
0,552 |
|
1,58 |
БС |
|
<М5 |
• |
|
|
0,876 |
|
|||
|
|
IOiU |
|
|
|
|
|
|||
Б |
1150 |
8,85 |
• |
IO'* |
|
8,1 |
|
0,524 |
|
2,1 |
БС |
?Jl8 |
• |
> |
|
|
1,120 |
|
|||
Б |
1200 |
M I |
• |
IO10 |
|
5,53 |
|
1,892 |
, |
1,24 |
БС |
7,4? |
• |
> |
|
|
2,352 |
||||
|
Максимальное расхождение |
в обоих случаях |
обнаруживается |
при выдержке шихты в интервале темперитур, близких х температу ре наиболее интенсивного минералообразования, т .е . при 1150°С.
Примечателен также факт различной зависимости j°v и хкмотойкооти от степени микрогетерогенности стекол: Увеличение неоднородности отрицательно влияет на величину электросопро тивления и положительно-на коррозионную стойкость стекол.
Обработка шихт ниже и выше указанного температурного ин
тервала, т .е . при IOOO и |
1200°С, приводит к |
обратному |
эффекту: |
|
увеличивает величину |
и |
уменьшает химическую стойкость. |
||
Благоприятное влияние |
выдержки образцов |
в оо'лаоти |
макси |
мального пироксенообразоваиип сказывается и на кристаллизаци онной способности,выражаясь в смещении верхнего предела крис таллизации в оторону более низких температур (на 20-60°), а также сокращении продолжительности самого процесса. Увеличе ние продолжительности выдержки шихты при 1150°С, способству ет также увеличению интенсивности экзотермических эффектов.
Анализ результатов исследования позволяет сделать опреде ленные выводы о роли теплово” истории' обработки шихты на свой ства модельных составов.
1. Упорядочение структуры в результате теплового воздей ствия отчетливее проявляется на свойствах синтезированных сте кол. Сравнительно незначительное влияние величины перегрева на степень неоднородности расплава на основе горных пород,ви-
0димо,обусловлено более "сильной пзмятью" расплава к породооб разующим минерала!
2 . Наличие микронеоднородностей в отекла., является одно временным признаком как незаконченности процеоса стеклообразования, так и подтверждением протекания процессов химической дифференциации.
3. Учитывая высокую химическую устойчивость пироксенов и шпинелей, можно предполагать, что определяющим фактором изме нения химстойкости и электропршкд ности отекла при повышении
IIV
'температуры расплава является изменение его микронеоднородной структуры, проявляющееся в переходе непрерывных-контактирующих форы включений к локальным формам. При условиях, когда устойсивая фаза, становится локальной,химстойкость должна определяться менее устойчивой матрицей.
Максимальную проводимость образцов, характеризующуюся на личием непрерывных контактирующих неоднородностей, можно объ яснить именно облегчением процесса миграции 7оконооителей по "каналам", сформированным включениями. Дробление областей не однородностей должно затруднять перенос электричества и тем са мым повышать электросопротивление стекла.
Л и т е р а т у р а : |
|
|
1 . Кутателадзе К.С ., Вфулашвйли Р .Д ., Какабадзе Г.М, |
Сообщения |
|
АН ГССР, Т. 52, №3, 1968. |
|
|
2 . Кутателадзе К.С ,, Верулашвили Р .Д ., Какабадзе Г.М. |
Сборник |
|
трудов ТбилНИИСМ, В.5, 1971. |
|
|
3'. Августиник А.И. Стекло и керамика. 12, |
1964. |
|
4 . Кутателадзе К.С., Верулашвили Р .Д ., Какабадзе Г.М. |
Теория |
|
и практика производства камнелитных труб, Алма-Ата, 1972. |
||
5. Кунина Л.А., КузменковМ.И., Калинина Л.М. Изв.АН СССР, Не |
||
органические материалы, Т.1У №11,2047, 1968. |
|
|
К.С.КУТАТЕЛАДЗЕ, Р.Д.ВЕРУЛАШВИЛИ, А.И.ЦЕРАДЗЕ |
||
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ТЕРМОГРАФИЧЕСКОЕ |
ИССЛЕДОВАНИЕ |
|
КРИСТАЛЛИЗАЦИОННОЙ СПОСОБНОСТИ МАРГАНЦЕСОДЕРЖА |
||
ЩИХ СТЕКОЛ. |
|
|
Шлаки марганцевого производства из-за |
наличия значитель |
ного количества МпО, а также комплекса катализирующих элемен тов, можно отнести к потенциальному виду сырья для производст ва стеклокриоталличеоких материалов.
Отсутствие данных по систематическому исследованию крис
таллизационных овойотв |
отекол в оистеме |
5i 02-Са0-Му0-Мп0-З^0 |
в вавиоимооти от взаимозамены отдельных |
элементов на МпО, в |
|
приоутотвии 0-6,0% Ге20 |
з и 0-10,0% A120j |
(предельное содержа |
ние окислов в шлаках) частично восполнено проведенным дифферен циальным термографическим исследованием кристаллизационной опоообвооти данных отекол.
В качеотве объекта последования выбраны отекла подобные шлакам марганцевого производства, оинтезированные на оонове
химически чистых материалов. С |
целью достижения воспроизводи |
мых результатов содержащиеся в |
шлаках легко улетучивающиеся |
сульфиды металлов при синтезе |
не учитывались. |
Синтезированный шлаковый состав был представлен следующи
ми окислами (в вес.%) |
$i 02-49,77; |
,8 ;T i02—0,76; -Fe^Oj- |
|||
0,41} Ct203-0 ,3 I; CaO-19,86; MjO-3,45; |
KnO-I8,R; R20 -2,0 . |
||||
Взаимозамена МпО |
на J>;02 ; MnO-CaO; |
ЫпО-HjO и MnO- J?20 |
|
||
( Va,0 и K-,0) производилась при равном |
количестве А£203 |
и |
|||
Fe20 j, регулируемых в стеклах |
за |
счет |
З'О^. |
|
|
Первую оерию составляют |
отекла, не содержащие А^О^ |
и |
|||
Fe2Oj+FeO{ вторую-стекла,содержащие 6,0% А ^03 и 0% Fe20j |
+ |
||||
FeO, третью - стекла |
о 10% A120j |
и 0% Fe203+Fe0, четвертую - . |
|||
стекла 0% At20j и 6,0% Fe20j+Fe0, |
а пятую, последнюю серию, - |
стекла о 6% At20j и 6% Ре203+Ре0»
Исходное стекло о нулевым содержанием А£.203 и Fe^jOj име
ет |
следующий химический соотав (вео.%) |
$i02-56,00{ Т '^ - 0 ,2 4 ; |
||
Сг203-0,31? Ca0-I9,86i |
0-3,45; ЫпО-18,14; |
К20 -2,0 . |
||
|
С учетом технологических факторов |
взаимная замена &02 на |
||
МпО |
соответственно производилась в интервале |
50-10% и .5-25%, |
||
при |
постоянстве остальных составляющих |
окислов отекла. |
Увеличение количества МпО о 5 до 25% в стеклах 1-серии способствует снижению как температуры первого экзоэффекта (на
160°), так и его |
интенсивности. (Табл. 1)А |
|
|
С увеличением"МпО до 25% кристаллизационная |
активность |
|
|
(судя по высоте |
пиков экзоэффектов) возрастает более чем в |
два о |
|
раза. |
|
|
|
В отеклах П-оерии кристаллизационная активность, обуслов |
|||
ленная заменой |
&i02 на МпО с наличием 6% А£203, |
полностью подав |
|
ляется. |
|
|
|
Увеличение А£203 до 10% в принципе не меняет |
картину. Как |
||
видно из табл. I,наблюдается лишь растягивание пика в горизон |
|||
тальной плоскости. |
|
|
|
Результаты |
ДТА стекол '♦-серии (AjgOj^; Fe203+?e0=f .0) |
и |
5-серии (А£203=6; Fe203+Fe0=6) являются наглядным доказатель ством наиболее благоприятного влияния наличия 6% Fe?03+FeO или 6% Ге203+Ге0 и 6% А£203 на изменение соотношения 5 у .
119