Файл: Аветиков В.Г. Магнезиальная электротехническая керамика.pdf

Что технический глинозем растворяется в расплаве при обжиге образцов. Однако, судя по наличию в образцах агрегатов глинозема, ясно, что введенный технический глинозем растворяется частично. Обогащение стекла А120 3 несколько снижает tgô стеатитовых материалов. Наряду с этим резко ухудшается механическая проч­ ность образцов при изгибе в результате нарушения одно­ родности структуры из-за включений агрегатов глинозе­ ма. Глинозем не является плавнеобразующей добавкой для стеатитовых материалов и не снижает температуры их спекания. Введение значительного количества глино­ зема (15%) несколько повышает температуру (на 20— 30 °С) спекания стеатитовых материалов. Поэтому вво­ дить добавки глинозема в состав стеатитовых материа­ лов не рекомендуется во избежание резкого снижения механической прочности.

д) Состав и строение стекла стеатитовых материалов ^

Большое число проведенных теоретических и экспери­ ментальных работ позволило выявить некоторые причины зависимости тангенса угла диэлектрических потерь tgô и других свойств стеатитовых материалов от состава и строения стекловидной фазы. Величина диэлектрических потерь стекла стеатитовых материалов подчиняется тем же закономерностям, что и истинных стекол. Поэтому при выявлении причин изменения электрических и других свойств стеатитовых материалов от состава стекла исхо­

потерь в стеклах и зависимости свойств стекол от их хи­ мического состава и строения.

В соответствии с современной теорией строения стекол к окис- лам-стеклообразователям относят Si02, В20 3, Р20 5 и др., к нестек­ лообразующим — окислы одно- и двухвалентных элементов: Na20, К2О, CaO, MgO, BaO, SrO, ZnO, FeO и др. Ионы кремния в квар­ цевом стекле подвержены в известных условиях изоморфному за­

Такому изоморфному замещению, возможность которого определяет­ ся кислородным балансом структурной решетки стекла, способствует наличие окислов Na20, К2О, ВаО. Некоторые окислы, например

ной координации. Таким образом, ионы алюминия и железа с учетом наличия в стекловидной фазе стеатитовых материалов одновременно окислов, способствующих и тормозящих изоморфное замещение крем­

ния, могут находиться как в четверной, так и в шестерной коор­ динации и в соответствии с этим являться окислами стеклообразующими и нестеклообразующими.

Известно, что внедрение в решетку кварцевого стекла нестек­

в решетку кварцевого стекла попадают окислы двухвалентных эле­ ментов (RO), вместо связи Si—О возникает связь типа Si—О—R—О, в результате чего сохраняется непрерывность валентных связей. При этом решетка стекла уплотняется, так как междуионные расстояния Si—О в структурном элементе Si—О—Si больше, чем в структурном элементе Si—О—R.

В соответствии с теоретическими представлениями о природе

стекла уменьшаются при увеличении прочности связи между элемен­ тами структурной решетки стекла и увеличении плотности ее упа­ ковки, так как в этом случае ионы менее подвержены колебаниям в поле высокой частоты. Уменьшению колебаний ионов также спо­ собствует увеличение ионного радиуса и атомного веса элементов. Наибольший эффект по снижению тангенса угла диэлектрических по­ терь стекол может быть достигнут при введении в их состав окислов двухвалентных элементов с большим ионным радиусом и атомным весом. Введение окислов одновалентных элементов, как празило, повышает tg Ô из-за уменьшения прочности связи ионов в структур­ ной решетке стекла и плотности их упаковки. Поэтому увеличивается возможность возникновения больших релаксационных потерь при их колебаниях в поле высокой частоты. В данном случае сохраняется та же, что и у окислов двухвалентных элементов, закономерность в отношении влияния на свойства величин ионных радиусов и атом­ ных весов одновалентных элементов. Ионы К+ в меньшей степени

иона натрия (0,95-ІО“10 м), и большим атомным весом (39,10—К+ вместо 22,99—Na+).

Как было показано выше, зависимость свойств стеатитовых ма­ териалов от состава стекла подчиняется этим основным положениям. Увеличение отношения R20 : Si02 в стекле приводит к росту tg Ô стеатитовых материалов, а увеличение отношения RO : Si02 снижает tgô.

С целью выявления влияния количественных соот­ ношений различных окислов в стекле стеатитовых ма­ териалов на tgô применяется следующее эмпирическое уравнение для расчета коэффициента молекулярного соотношения (КМС) одновременно всех окислов в со­ ставе стекла:

■Полингу.

ния (3—11%). О наличии CaO, SrO, BaO, MgO в стеклофазе стеатитовых материалов при введении добавок указанных углекислых солей свидетельствует повыше­ ние показателя светопреломления стеклофазы от 1,548 до 1,572 (11% добавки) и до 1,584—1,589 (18% добав­ ки). Снижение tgô (рис. 2-20—2-23) вызвано увеличе­ нием КМС стеклофазы в результате повышения в ней концентрации CaO, SrO, BaO, MgO и уменьшения Si02 при постоянном количестве R20 и R2O3.

В случае введения в стеатитовые материалы 9—10% кварцевого песка КМС стеклофазы снижается, а tgô возрастает (рис. 2-24). Хотя введенный кварцевый песок не полностью растворяется в расплаве при обжиге (о чем свидетельствует наличие кристаллов кварца), его концентрация в стеклофазе в значительной мере повы­ шается, судя по снижению показателя светопреломле­ ния от 1,557 до 1,545, при введении 10% кварцевого песка. В данном случае повышение tgô вызвано сниже­ нием КМС стеклофазы из-за увеличения концентрации кремнезема и уменьшения количества MgO при постоян­ ном содержании всех остальных окислов.