Структура и ближний порядок многокомпонентных стекол, полученных из отходов горнопромышленного производства

• Автор: Осауленко, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Петрозаводск
• Количество страниц: 125 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Стеклообразное состояние. Модели строения
неорганических стекол
1.2. Неоднородная структура стекол
1.3. Результаты исследования ближнего порядка в
стеклах
1.4. Многокомпонентные стеклообразующие системы.
Стекла полученные на основе минерального сырья
1.5. Кристаллическая структура диопсида, ортоклаза и
апатита
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1. Химический состав и способ изготовления образцов
2.2. Методика рентгенографического изучения ближнего
порядка в стеклах
2.2.1. Методика обработки экспериментальных данных распределения интенсивности рассеяния.
Метод Уоррена-Финбака
2.2.2. Анализ ошибок эксперимента и расчета
параметров ближнего порядка
2.3. Методика эксперимента по изучению микронеоднородной структуры стекол
2.3.1. Метод рассеяния рентгеновских лучей под
малыми углами. Его возможности при исследовании микронеоднородной структуры стекол
2.3.2. Приведение интенсивности рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами к электронным единицам. Метод эталона
2.3.3. Расчет характеристик микронеоднородной структуры
2.3.4. Анализ ошибок эксперимента
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Ближний порядок многокомпонентных стекол
системы диопсид-ортоклаз-апатит. Изменения характеристик ближнего порядка при увеличении содержания апатита в стеклах
3.2. Микронеоднородная структура стекол системы диопсид-ортоклаз-апатит
3.2.1. Влияние роста содержания апатита в многокомпонентных стеклах на характеристики микронеоднородной структуры
3.2.2. Кинетика процесса переконденсации
в многокомпонентных стеклах
3.3. Анализ применимости микрокристаллитной
модели к многокомпонентным стеклам
системы диопсид-ортоклаз-апатит
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В наши дни остро стоит проблема загрязнения окружающей среды отходами промышленных предприятий. В частности, негативное влияние на экологическую обстановку некоторых регионов оказывают отходы горнопромышленного комплекса. В этой связи важной областью научной деятельности становится поиск путей использования этих отходов для создания новых материалов. Некоторые из них уже находят широкое применение. В частности, базальтовое литье и волокна используются в авиационной и космической промышленности, для производства теплоизоляционных шнуров, звукопоглощающих и фильтрующих материалов. Использование горнопромышленных отходов значительно снижает стоимость таких материалов и, в ряде случаев, делает их производство более экологически чистым, чем уже имеющееся. Получение многокомпонентных неорганических стекол на основе минерального сырья, обладающих такими ценными качествами, как высокая химическая стойкость, ценные декоративные свойства, так же относится к этому классу задач.
До настоящего времени, для получения таких материалов широко использовались фторсодержащие боросиликатные составы. Токсичность фтористых соединений, агрессивность расплавов, содержащих фтор, а так же большой расход щелочей ограничивают применение фторсодержащих составов для изготовления стекол. Фосфоросодержащие составы лишены этих недостатков. Однако фосфаты замедляют варку и осветление стекломассы, некоторые из них вызывают склонность стекломассы к кристаллизации. Разработано значительное количество составов стекол, глушеных фосфором, где в качестве фосфоросодержащего компонента используется минерал апатит. Однако мало изучено влияние состава на пределы растворимости апатита в силикатных расплавах. В этой области исследований практически полностью отсутствуют данные о том, как связаны в таких стеклах явления ликвации и кристаллизации, происходящие при изменении химического состава, с изменениями их микроструктуры.
юпочением Р-тридимита, лежат в одних пределах 142-5-152°. Критерием соответствия структуры плавленого кварца той или иной кристаллической модификации автор предлагает делать из сопоставления молярных объемов.
Ответить на вопрос, какая из моделей более точно описывает структуру аморфного соединения довольно трудно. Единственным критерием соответствия модели реальной структуре может стать согласие с экспериментальными значениями характеристик ближнего порядка стеклообразного материала.
1.4 Многокомпонентные стеклообразующие системы.
Стекла, полученные на основе минерального сырья.
Многочисленные стеклообразующие системы появляются в результате всевозможных комбинаций различных стеклообразователей между собой, а также при добавках к стеклам других оксидов или халькогенидов. В таких системах реализуется широкий набор структур. В научной литературе, посвященной изучению структуры и свойств стекла, имеется достаточно много данных по простым, бинарным и тройным стеклообразным системам, но иначе дело обстоит с многокомпонентными стеклами. В основном данные, касающиеся последних, ограничиваются технологическими аспектами их получения и результатами исследования некоторых физических свойств, и редко рассматривается связь этих свойств с особенностями структуры.
Прежде всего, необходимо указать на то, что даже вещества с постоянным составом и определенной структурой при плавлении могут перейти в смесь различных соединений. Поэтому даже в простейшем случае необходимо считаться с особенностями, характерными для смешанных фаз [53]. Например в метафосфате ЫаР03 имеется, как и в волластоните Са8Ю3, бесконечная пространственная цепочка тетраэдрических структурных групп с периодом повторяемости, равным 3. В расплаве происходит существенная перегруппировка структурного каркаса и при застывании в стеклообразную фазу обнаруживаются циклофосфаты, содержащие до 7 атомов фосфора в цикле. В силикатах с цепочечной