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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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, 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