Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
Этот метод уступает методу отжига и закалки по точности определения температуры начала кристаллизации.
В описанных методах изучение кристаллизации происходит в две стадии: выдерживание стекла в печи в течение определенного времени и затем, после замораживания того состояния, которое было при температуре экспозиции, исследование характера кристаллизации и выделившихся из стекла кристаллических фаз.
В последние годы в исследовательской практике для изучения кристаллизационной способности стекол используют также высокотемпературную микроскопию.
Имея достоверные данные о кристаллизационной способности, для предупреждения кристаллизации стекла при его производстве по возможности до минимума сокращают время пребывания стекла в температурном интервале его кристаллизации. При правильном режиме варки и выработки стекла с учетом всех особенностей его кристаллизации, как правило, удается полностью избежать кристаллизации стекла в условиях производства. Когда это не удается сделать, прибегают к изменению химического состава стекла. При этом руководствуются следующими правилами: 1) в стеклообра-зующих системах в пределах поля кристаллизации данного соединения максимальной кристаллизационной способностью обладает стекло, соответствующее составу соединения; 2) для стекол других составов в этом же поле кристаллизации наблюдается уменьшение кристаллизационной способности по мере удаления их составов от состава соединения; 3) кристаллизационная способность достигает минимума в областях совместной кристаллизации данного соединения с соединениями другого химического состава. Исходя из этих правил, для понижения кристаллизационной способности, если известна диаграмма состояния, состава стекла корректируют таким образом, чтобы сместить его в сторону эвтектик, эвтектических линий или эвтектических поверхностей системы.
Если диаграмма состояния неизвестна, а состав первично кристаллизующейся фазы установлен, то состав стекла изменяют так, чтобы он сместился к области совместной кристаллизации фаз различного химического состава. Наконец, если диаграмма состояния неизвестна и не может быть определен состав первичной фазы, то вводят новый, не входивший в его состав компонент, поскольку он,, естественно, не может входить в состав первичной фазы данного, стекла.
142
\
После ^каждого изменения состава стекла определяют его кристаллизационную способность и выявляют состав стекла, характеризующийся минимальной кристаллизационной способностью. Следует при этом не забывать и других характеристик, так как введение некоторых компонентов хотя и обеспечивает требуемое снижение кристаллизационной способности стекол, не может быть рекомендовано из-за негативного воздействия на другие свойства стекла.
4.6. РОЛЬ СТЕКЛООБРАЗНОГО СОСТОЯНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Стеклообразное состояние вещества уже в течение нескольких тысячелетий играет важную роль в создании самых разнообразных силикатных материалов, в первую очередь стекла, отличающегося исключительным сочетанием ценных технических свойств и возможностью их регулирования сравнительно простыми путями в широком диапазоне.
Масштабы выпуска таких материалов, как строительное, архитектурно-строительное, электровакуумное, оптическое, светотехническое, химическое и термически стойкое стекло, пеностекло, стекловолокно, тарное стекло, поистине огромны. С каждым годом расширяется ассортимент стекла. В настоящее время создаются такие их разновидности, которые характеризуются подчас столь удивительным комплексом свойств, который совсем недавно казался непостижимым. Несомненно, что стекло и в будущем сохранит ведущие позиции в удовлетворении запросов науки и техники.
Вместе с тем нельзя не отметить, что стеклообразное состояние играет существенную роль в технологии многих других силикатных материалов. Склонность силикатных и многих оксидных расплавов к переохлаждению в сочетании с неравновесным характером процессов кристаллизации, реализующихся в промышленных печных агрегатах, приводит к формированию в составе целого ряда технически важных многофазных продуктов силикатной технологии стеклофазы.
Еще в 1752 г. М. В. Ломоносов в «Письме о пользе стекла» писал: «Имеет от стекла часть крепости фарфор». Не только фарфор, но и фаянс, керамические изделия, огнеупоры, цементы — все они содержат то или иное количество стекла.
На рис. 35 показаны составы главных видов фарфора в тройной системе КгО—АЬОз—БЮг. Наиболее тугоплавкие составы химического фарфора ХФ лежат на изотерме 1750°С, этот фарфор содержит 42...45% (мае.) стеклофазы. Составы бытового фарфора группируются вдоль изотермы 1700°С, в них содержится 55...62% (мае.) стеклофазы. Составы высоковольтного фарфора расположены между изотермами 1600...1700°С, содержание стеклофазы в них варьирует от 64 до 68%) (мае). Многокварцевый мягкий хорошо просвечивающий фарфор (обозначен К) ^одержит 75...77,5% (мае.) крем-
143
незема, 15,5... 18% (мае.) глинозема и 6,3...7% (мае.) К2О. Содержание стекловидной фазы в нем 73...78% (мае).
Костяной фарфор в качестве одного из основных компонентов содержит костяную золу или природный фосфорит, состоящие главным образом из фосфатов кальция. При обжиге эти фосфаты вместе с кремнеземом образуют много расплава, превращающегося при охлаждении в фосфатное стекло, высокий показатель преломления
