Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
241
изделий тонкой керамики и интерпретации процессов, протекающих при их обжиге, а также для понимания явлений, происходящих при взаимодействии алюмосиликатных огнеупоров с различными агрессивными средами.
3.6. система мго—віОг
Диаграмма состояния системы М§0—5Ю2, впервые детально изученная Н. Боуэном и О. Андерсеном, приведена на рис. 57.
В системе существуют два бинарных соединения: ортосиликат ,магния 2М§0-5і02 и метасиликат магния М^О-БЮг.
t,°c
1900 1800
то
1600
1500,
Периклаъ + +Ж
1850'
Жидкость (ж)
Форстерит
J~ Ж
Периклаг Форстерит
Форстерит * клиноэнстатит
линоэнстатит +
--------0,0/1 ~
О Ю го 30 401 50 /60 70 8 0 90 100 MgO 2Щ0-Щ MgOSI03 Si02
% (мас )
Рис. 57. Диаграмма состояния системы MgO—Si02
Ортосиликат магния (фо р ст е р и т) — соединение, не имеющее полиморфных разновидностей, плавится конгруэнтно при 1890°С ^по другим данным при 1860°С). В природе форстерит встречается главным образом в виде твердых растворов с ортосиликатом оксида железа (II)—фаялитом 2РеО-5Ю2, называемых оливинами, состав которых отвечает общей формуле (М^, Ре)25Ю4. Форстерит с фаялитом образуют непрерывный ряд твердых растворов, в которых форстерит является одним из конечных членов оливинового ряда твердых растворов.
Метасиликат магния плавится инконгруэнтно при 1557°С, разлагаясь на жидкость состава 37,5% (мае.) М§0 и 62,5% (мае.) ,5Ю2 и кристаллы 2М§0-5Ю2. В отличие от ортосиликата метасиликат магния имеет три полиморфные разновидности, называемые энстатитом, клиноэнстатитом ипротоэнстатитом. Относительно схемы полиморфных превращений, области устойчивости указанных форм и температуры их взаимного превращения существуют противоречивые данные. По данным Д. Сервера и
242
Ф. Гуммеля, только энстатит и протоэнстатит имеют области устойчивого существования. При 1042°С энстатит, стабильный при низких температурах, переходит в высокотемпературный протоэнстатит. Клиноэнстатит по этим данным — метастабильная фаза, причем температура метастабильного превращения между клиноэнстатитом и протоэнстатитом составляет 865°С. Эта схема до известной .степени согласуется со схемой полиморфных превращений метаси-ликата магния, предложенной В. Фостером:
1Х1°С
Энстатит —->- Нроюэнаатиг
I 7иОсс|||1Ш°С
'--------Клиноэнстану
По этой схеме энстатит рассматривается как низкотемпературная форма метасиликата магния, необратимо переходящая при 1260°С в протоэнстатит, а последний при охлаждении превращается не в энстатит, а в клиноэнстатит, который может при соответствующих условиях перейти в энстатит.
По другим данным схема полиморфизма метасиликата магния имеет иной характер. Некоторые вообще отрицают существование протоэнстатита как самостоятельной модификации, рассматривая его как энстатит или клиноэнстатит с дефектной несовершенной решеткой. Устойчивой при высоких температурах фазой считается цри этом клиноэнстатит, а энстатит рассматривается как низкотемпературная форма, которая превращается в клиноэнстатит при 1260°С. Пока что вопрос о полиморфизме MgO-Si02, на характер которого влияет очень много факторов, следует считать окончательно не решенным. На диаграмме состояния системы MgO—Si02, представленной на рис. 57, клиноэнстатит рассматривается как устойчивая высокотемпературная форма метасиликата магния.
В природе метасиликат магния встречается чаще всего в виде твердого раствора с FeO-Si02, входящего в состав распространенных минералов группы пироксенов.
В высококремнеземистых составах системы MgO—Si02 наблюдается явление ликвации, причем при температуре 1695°С в равновесии с кристаллами кристобалита находятся две жидкости: одна, содержащая 0,8% (мае.) MgO и 99,2% (мае.) Si02, и вторая, содержащая 31,0% (мае.) MgO и 69,0% (мае.) Si02.
Следует отметить высокую тугоплавкость составов в этой системе. Даже эвтектические составы имеют очень высокие температуры плавления, в частности, эвтектика между MgO и 2MgO-SiO2 1850°, а эвтектика между MgO-Si02 и Si02 1543°С.
Система MgO—Si02 имеет большое значение в керамике для технологии производства различных видов магнезиальных огнеупоров и магнезиальных керамических материалов, в частности оливи-
243
Таблица 17. Кристаллические фазы двухкомпонентных силикатных систем
Показатели светопреломления Угол оптических осей 2У «1-і
Соединение Модификация. Минерал Габитус кристаллов Спайность "g пт пр Оптический знак Плотность, Х103 кг/ма
2Na20-Si02 а-Фор ма (высокотемпературная) Полисинтетические двойники 1,537 1,524
В-Форма (низкотемпературная) Остроугольные пластинки Пер = 1,536 (-) 2,58
Na20-Si02 Иглы, призмы По призме 1,528 1,520 1,513 80 (-) 2,61
Na20-2Si02 а-Форма (высокотемпературная) Пластинки Совершенная по (100), ясная по (010) 1,508 1,503 1,497 50... 55 (-) 2,48
В-Форма (низкотемпературная) Тонкие псевдогексагональные пластинки Совершенная по (100), ясная по (0.10) 1,515 1,510 1,500 48 (-) 2,60
3Na20-2Si02 Остроугольные пластинки Ясная 1,529 1,524 ( + ) 2,96
CaO-Si02 В-Форма, волластонит Досчатые индивиды, волокна Совершенная по (100), ясная по (001) 1,634 1,632 1,620 39 (-) 2,915
