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: 136
Скачиваний: 0
Твердые растворы пироксенов и другие кристаллические фазы
претерпевают |
следующие изменения: |
|
I070°C |
|
ДСО°С |
750°С |
870°С |
|
|
Пироксены: |
Пироксены: диопПироксены: |
Анортит: Пирок |
||
Диопсид, энста-сид, энстатит, |
диопсид, |
эв- |
сены: диопсид, |
|
*'цт |
гиперстен |
статит, |
анор |
гиперстен. |
|
|
тит |
|
|
Взаимодействие между пироксеном и хромжелезистыми шпинелидами протекает в твердых фазах. При этом формирование пирок сенов активизируется. Магнетит и, возможно, маггемит являются сопутствующими фазами, которые,ве-оятно,также в определенной степени способствуют кристаллизации пироксенов в результате об разования поверхностей раздела фаз.
Проведенное исследование показало, что при минералообразовании в процессе нагревания стекла пироксенового состава, по лученного на основе горных пород, происходят сложные непрерыв но протекающие фазовые и структурные превращения. С целью полу чения стеклокристаллического материала пироксенового состава о наиболее высокими показателями свойств нужно создать условия для образования хромжелезистых шпинелидов и процесс минералообразования остановить на определенной стадии (в данном случае • при 870°).
Значительное место должно бы.ь отведено петрографии, даю щей дополнительную информацию по фазовому составу и структу ре продуктов кристаллизации стекла, что необходимо для изуче
ния механизма этого сложного процесса.
Ли т е р а т у р а :
1. Будников П.П., Бережной А.С., Реакции в твердых фазах, "Промстройиздат", Ы., 1%9, стр. 123.
2 . Будников П.П., Гистлин^Реакции в смесях твердых вещеотв, "Стройиздат", М., 1965, 321.
3 . Бережной А.С. Сб.трудов, посвященных 60-летию П.П.Буднико ва, Бюро технич.инф. МПСМ РСФСР, М., 194.-, стр. 169-202.
4. Бунина Л.А., Шарай В.Н. и др. Синтез стекол и силикатных ма териалов, Изд.МВСС и ПО БССР, БШЛ, Минск, 1963, отр. 55-66.
5. Яглов 8.Н ., Жунина Л.А., Изв. АН БССР, серия хим.наук, №3, 1965, стр. 120-13.
50
6 , Жунина Л.А., Яглов В.Н., Техническая информация, серия "Сте кольная промышленность", вып.З, М., 1966, стр. 5-7.
7. Яглов В.Н., Бунина Л.А., Техническая информация "Безборные, бесщелочные и мадощедочные стеклообразные системы и новые отекла на их основе", ЩШТЭСТРОа, М., 1967, стр. 166-173. .
8. Яглов В.Н., Кунина Л.А., Изв. АН БССР, серия хим.наук, to 3, 1969, стр. 59-65'.
Ю.Н.ВОРОБЬЕВ, В.С.ЯХИН, Г.С.ЮРЬЕЗ
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ И МАКРОСКО ПИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ (РАСПЛА-
ВОВ).
На основании ренгеновской дифракционной картины исследуетоя, после предварительного изучения структуры, возможность опре деления фундаментальной характеристики жидкости - потенциала межчастичного взаимодействия, который позволяет рассчитать фи зические свойства жидкости-. Например, изучение межчастичного взаимодействия в двухкомпонентной системе с изменением содержа ния одного из компонентов, вероятно, позволит сделать вывод о возможности практического получения материала с заданными физи ческими свойствами.
Для реализации данной методики необходимо существенно повы шать точность обработки экспериментальной дифракционной картины. Особой тщательности требует учет поправок,зависящих от свойств как излучения, так и вещества, которое исследуется. Наиболее от ветственной, тем не менее, остается процедура нормировки экспе риментальной дифракционной картины /приведение эксперименталь ной дифракционной картины к электронным единицам/.
В нашем случае нормировка осуществляется решением системы двух нормировочных уравнений: уравнения Кругха-Мое-Нормана / I /
и уравнения
л
( D ,
являющегося следствием определения функции межатомных расстоя
ний и интенсивности рассеяния. Причем, |
уравнение (I) совпадает |
с нормировочным уравнением Вайнптейна / |
2 / , если пренебречь |
аффектом перекрывания электронной плотности атомов. В современ ных работах по стурнтуриону анализу некристаллических веществ ни теоретически, ни зкоперимевтальво не рассматривается влияние температурного фактора на дифракционные картины и функции ради-
5L
ального распределения. В связи с этим, нами решены нормировоч ные уравнения относительно константы нормирозки и температурно
го фактора, ответственного за среднеквадратичные отклонения ато мов от их равновесного местоположения, что позволяет эксперимен тально устанавливать значение температурного фактора.
Атомная структура вещества определяется по местоположению максимумов координационных пиков на кривых радиального распре деления /межатомные расстояния/, по площади под ними /координа ционные числа/ и по числу координационных пиков. Измерение пло щади под координационными максимумами осуществляется различны ми способами / 3 / . Область достоверности кривых радиального распределения определяется нами путем последовательного ее об рыва в сторону мадых значений Г /и обратным фурье-преобразова- нием / 3 /:
рассчитыва'етоя стуруктурный фактор/ до тех пор пока дифракцион ные макоимумы отурктурного фактора
( 3 )
остаются идентичными максимумам экспериментального структурно го фактора /СФ/. Сама функция радиального распределения /ФРР/ получаетоя фурье-преобразованием экспериментального СФ / 3 /:
. |
Уточ! |
............................ |
:я на оонове использо |
вания |
метода |
проб структурного анализа / |
4 / , сравнением теоре |
тически рассчитанных и экспериментальных дифракционных интен сивностей, добиваясь не только совпадения местоположений диф ракционных максимумов, но и площадей под ними путем изменения местоположения и числа атомов в координационных сферах. Теоре
тическая интенсивность рассеяния рассчитывается |
по формуле /5 /i |
|||
|
|
|
|
(5 ) |
фтт раоочитывается как с учетом экстраполяции СФ в область |
||||
малых углов рассеяния - малого |
импульса |
отдачи |
<{, |
к предель |
ному значении при рассеянии на |
нулевой |
угол, так |
и |
с учетом |
экс.раполирогаыного по предложенной формуле хвоста СФ в экспе риментально недоступную область больших значений импульоа от
дачи |
^ .У чет хвоста СФ позволяет повыоить надежность значений |
ФРР. |
|
52
На основании ФРР численным решением интегрального уравне
ния Орнштейна-Цернике |
/ 6 / . |
|
|
k (r)= c (r)+ y 2 |
/ с ( г Х г - г ' ) ^ Г"' |
. |
|
рассчитывается прямая |
корреляционная функция c(rj |
/ПКФ/. |
По |
известным функциям ФРР и ПКФ рассчитываются эффективные парные
потенциалы взаимодействия |
атомов /ЭПВ/ по теориям Борна-Грина |
|||||||
/ |
7 / , Перкуса-Йевика / 8 |
/ |
и суперпереплетавдихся |
цепочек /9 / . |
||||
|
На основании ФРР и ЭПВ обсуждается возможность расчета не |
|||||||
которых макроскопических свойств / |
10 / аморфных и жидких ве |
|||||||
ществ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Все расчеты проводились по программам,составленным на язы |
|||||||
ке АЛГОЛ и транслированным в коде ЭВМ БЭСМ-6. |
|
|
||||||
|
|
Л и т е р а т у р а : |
|
|
|
|||
1 . |
N. Norman, |
Octet Zr^UUo^r., |
10,5,370-373 |
Д 957/; |
||||
|
у. KrocjhМое. flctci СгуЛаРРоуг., |
« |
2*951 |
/1956/. |
||||
2 . |
Б.К.Вайнштейн. Кристаллография, £., I 29-37 /1957/. |
|||||||
3. |
Г.Темперли и др. Физика простых жидкостей. Изд. |
"Мир", т .1 , |
||||||
|
т.2 /1971/. |
|
|
|
|
|
|
|
4 . Г.Б.Бойий, |
А.А.Порай-Кошиц. Практический курс |
рентгенострук |
||||||
|
турного анализа. МГУ, 1951. |
|
|
|
|
|||
5. А.К.Китайгородский. Рентгеноструктурный |
анализ |
мелкокрис |
||||||
|
таллических и аморфных тел. Ы., |
ГТТЛзд., |
1952. |
|
0 |
|||
6 . |
J..S. Ornstein, 5С Zerni-ke. |
Proc. dead. Sei. |
|
|
|
|||
|
Amsterdam |
, Ц , 193 |
/1914/. |
|
|
|
|
|
7. |
Л!. Вог-л, н. Green. Proc. Roy. $ос. |
Л88А.Ю /1946/; 1§2, 455 |
||||||
|
Д 947/. |
|
|
|
|
|
|
|
8 . |
у.К. Perc-us, |
|
Phys.liev. |
f щ , Х Д 958/ . |
|
10. И.З.Фишер. Статистическая теория жидкостей., М., ГИФ-МЛ,/96).
9. Т: Mortta, К. Hiroifee. P r o y . Theor. Phys-, 2},, iDOi/I9BD'
К.А.КОСТАНЯН, С.Ш.КИРАКОСЯН
О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВАХ РАСПЛАВОВ ИЗ ГОР НЫХ ПОРОД
Из физико-химических свойств расплавсв особо важными, с точки зрения структурной чувствительности и практической зна чимости, являются вязкость и электропроводность.
53
Исследованию вязкости расплавов из горных пород посвя щен ряд работ, / 1 , 2 , 3 / , а данные по их электропроводности,прак тически отсутствуют, между тем,данные электропроводности расп лавов служат основой при разработке и проектировании наиболее прогрессивного метода производства расплава - электрического
способа варки.
Приведены результаты исследования электропроводности и вязкости расплавов ряда горных пород магматического происхож
дения и серии синтезированных составов, |
представляющие |
инте |
||||
рес в производствах |
минеральной |
ваты , |
каменно-литых изделий |
|||
а т .д . |
стекла, |
в |
основном, из горных пород и не |
|||
Синтозированы |
||||||
значительной корректировкой |
состава добавкой |
отдельных |
окислов |
|||
с цолью изучения влияния замены |
S'i'0?, СО, ?*0, |
PejO j глиноземом |
на исследуемые свойства расплавов, пределы содержания отдель
ных компонентов соответствовали «олебаниям их в |
горных породах |
||||||||||||
|
Составы и соответствующие им значения логарифма удель |
||||||||||||
ной электропроводности ( к 'Н ; , логарифма вязкости |
(& £, |
)при |
|||||||||||
1300, |
1400°С |
приведены в таблице. |
Для |
сравнения |
тут |
не приве |
|||||||
дены составы |
и |
соответствующие |
данные |
бесщелочного |
стоила "Е" |
||||||||
/ 4 , 5 / , |
нейтоального |
стекла / 4 , 5 / , |
стекла |
для выработки волок |
|||||||||
на методом ДРП /6/ . |
|
|
в I |
литровых |
кварцевых |
тиглях |
|||||||
|
Варка |
составов велась |
|||||||||||
при температурах 1450-1470°С. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Электропроводность |
расплавов |
определялась |
методом мос |
|||||||||
та переменного |
тока |
/ 7 / , |
вязкость |
- |
контрбалансным |
методом |
|||||||
/8 /. |
Из р и с .1 , |
где |
приведена |
изотерма у;ельной |
электропро |
||||||||
|
водности |
расплавов при |
1300°С в зависимости от содержания /720 |
||
следует, |
что в области |
составов |
с содержанием |
измен |
ние электропроводности |
происходит |
пропорционально |
содержанию |
К?О, несмотря на большую разность в составах исходных стекол . Для составов с содержанием<20 менее 5% наблюдается значитель ный разброс точек, указывающий на сильную зависимость электропооводности от содержания других окислов. При этом, как это следует из таблицы, электропроводность расплавов ооусловлена
и концентрацией щелочно-зомгльных окислов, а для составов с одинаковым содержанием #2 ^ и АО изменение электропроводности
происходит в соответствии с изменением вязкости расплавов.
|
На р и с .2 |
приведены |
концентрационные |
изотермы вязкости |
||||||||
и электропроводности |
исследуемых |
расплавов |
при 1300, |
1400 С. |
||||||||
Кэ рисунка видно, что |
во всех случаях, при постоянной содер |
|||||||||||
жании |
йоО ^5 в е с .%), электропроводность расплавов |
практически |
||||||||||
не меняется с составом при имеющем место |
значительном |
измене |
||||||||||
нии их вязкости , т . е . |
повышение |
вязкости |
при замене3: Ug, |
й0, |
||||||||
ГеоОз |
глиноземом |
р и с1.а , |
б , |
г).З ам ен а |
2&° |
глиноземом |
при |
|||||
водит |
к резкому |
снижению |
электропроводности |
и повышению в я з |
||||||||
кости |
расплавов { рис. |
1ь ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Сравнение приведенных данных с влиянием замены |
S;Q2 |
на |
|||||||||
AI0O3 в натрий-алюмосиликатных стеклах при постоянном содержа |
||||||||||||
нии |
/\fa26 показы вает, |
что |
и в этом случае электропроводность |
|||||||||
расплава |
практически |
не меняется с составом / 9 / , |
при |
резком |
||||||||
изменении |
их вязкости |
/ |
10 |
/ , |
Взаимозаменяемость |
компонентов |
54
Рио. I Изотерма |
^^расплавов |
из горныл пород при 1300°С в за |
висимости |
от содержание |
<?гО. |
Рио. 2 Изогзрмы |
Ь X и |
у |
расплавов из горныл пород при |
||
ХЗОО, I400T при замене: |
|
|
|||
a) |
Sf02 |
на АХ^О^, (5) |
РО |
на |
Ai^Oj |
в) |
Е*0 |
на AlgOjfi г) |
Гв2% на |
AI2 O3 . |
55
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
|
|
п?роГИесГеколРНЫХ |
1 |
С о с т а в |
в вас. %.....................................................}.? |
|
! 1500 |
1 WOO |
||||||||||
А |
|
jS 102 !Ti02 !AI203 !Fe2 03 i |
СаО !М?0 |
|
г/У^О! i^OiMnOJB^O^1300!1^00 |
|||||||||||
Базальт Халаджский |
45,9 |
0,7 |
16,7 |
8,9 |
10,8 |
13,1 |
3,5 |
|
- |
- |
- |
1*93 |
м |
1,5 |
1,3 |
|
|
Разданский |
'4 9 ,8 |
0,6 |
13,38 |
9,19 |
13,35 |
6,07 |
5,5 |
|
1,26 |
0,14 |
- |
|
1,22 |
1,0 |
|
- н- |
Ахурянокий |
45,451,25 |
19,98 |
11,89 |
10,26 |
6,77 |
2,77 |
0,92 |
0,14 |
- |
- |
1,62 |
1,37 |
|||
Голгадский |
54,15 |
1,02 |
16,73 |
8,07 |
8,62 |
6,73 |
2 ,7<- |
1,67 |
0,09 |
- |
- |
- |
1,52 |
1,33 |
||
Габбро Лермонтовское 44,84 0,65 15,71 |
8,6 |
15,68 |
10,90 |
1,54 |
1,30 |
- |
- |
- |
- |
1,52 |
1,38 |
|||||
|
Далларское |
49,97 |
1,54 |
15,04 |
10,15 |
12,47 |
6,58 |
3,53 |
0,49 |
0,16 |
- |
- |
- |
1,57 |
1,32 |
|
ГранодиормтБазукокий |
60,12 |
0,80 |
15,80 |
7,22 |
6,52 |
3,23 |
3,06 |
2,26 |
0,13 |
- |
- |
- |
1,36 |
1*14 |
||
Порфирит Кафанский |
52,05 |
0,63 |
11,46 |
9,75 |
10,53 |
10,67 |
2,44 |
0,79 |
0,04 |
- |
- |
- |
1,5 |
1,28 |
||
АкФиаолит Арзаканс- |
44,5 |
3,39 |
10,35. |
13,47 |
12,47 |
10,89 |
|
3,22 |
|
- |
- |
- |
1,46 |
1,25 |
||
кий |
|
|
|
|||||||||||||
Вулканический шлак |
53,64 |
0,59 |
16,02 |
9,58 |
7,40 |
5,46 |
|
6,05 |
|
- |
- |
- |
1,3 |
1,09 |
||
Дчашенский |
5 |
|
||||||||||||||
1м - |
с |
45 |
I |
20 |
9 |
12 |
8 |
- |
|
|
- |
1,92 |
1.55 |
1,43 |
1,2 |
|
2м - |
с |
50 |
I |
15 |
9 |
12 |
8 |
5 |
|
|
- |
1*9 |
1,4 |
1,43 |
1,2 |
|
Зм - |
с |
55 |
I |
10 |
9 |
12 |
8 |
5 |
- |
|
|
- |
1,7 |
1,27 |
1,4? |
1,2 |
5м - |
с |
45 |
I |
10 |
9 |
18 |
12 |
5 |
- |
|
|
- |
1,2 |
0,87 |
1,43 |
1,2 |
бм - |
с |
45 |
I |
15 |
9 |
15 |
10 |
5 |
- |
|
|
|
1,6 |
1,2 |
1,43 |
1,2 |
7м - |
с |
50 |
I |
12 |
9 |
12 |
8 |
8 |
- |
|
|
- |
1,6 |
1,05 |
1,1 |
0,88 |
8м - |
о |
50 |
I |
I? |
9 |
12 |
8 |
3 |
- |
|
|
- |
2,1 |
1,67 |
1,55 |
1,35 |
9м - |
с |
50 |
I |
12 |
12 |
12 |
8 |
5 |
- |
|
|
- |
1,75 |
1,05 |
1,42 |
1,2 |
Бесцелочное "Е" |
55 |
|
15 |
- |
16 |
4 |
- |
- |
|
|
10 |
2,92 |
2,4 |
2,0 |
1,69 |
|
Нейтральное |
72,8 |
|
0,9 |
|
10,5 |
|
15,8- |
|
|
- |
2,68 |
2,27 |
0,60 |
0,51 |
||
Стекледля производ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ства волокна методом |
55 |
|
8,0 |
1,0 |
17,0 |
6,0 |
13,0- |
|
|
- |
1,81 |
1,54 |
- |
- |
||
ВРП |
|
|
|
|