Диффузионные процессы в стеклообразующих расплавах при наличии градиента концентрации многозарядных ионов

• Автор: Зайцев, Станислав Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 148 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Описание кинетики диффузионноконтролируемых

межфазных взаимодействий

1.2.Роль различных окислов в силикатных стеклах и стеклообразующих расплавах.

1.3. Ионная природа силикатных расплавов

1.4. Аспекты химического строения стекла.

1.4.1. Химические равновесия в стеклообразующих оксидных расплавах.

1.4.2. Кислотноосновные концепции в применении к оксидным расплавам.

1.5. Исследование процессов взаимной диффузии в силикатных расплавах с участием многозарядных ионов и ионных ассоциатов.
Заключение к главе 1.
Глава 2. Методика эксперимента.
2.1. Составы и синтез изученных стекол, диффузионные пары.
2.2. Подготовка образцов для диффузионного отжига.
2.3. Определение концентрационного распределения диффундирующих компонентов в образце.
2.4. Определение кинетических коэффициентов.
2.5. Погрешность эксперимента.
2.5.1. Качество поверхности.
2.5.2. Проводящее покрытие.
2.5.3. Выбор режима регистрации интенсивно
2.5.4. Ошибка в определении коэффициента диффузии.
2.5.5. Ошибка в определении энергии активации диффузии.
Глава 3. Обсуждение результатов.
3.1. Кинетические и энергетические параметры многокомпонентной диффузии при участии многозарядных ионов.
3.1.1. Параметры диффузионного взаимодействия натриевосиликатных расплавов различного состава.
3.1.2. Параметры диффузионного взаимодействия натриевокальциевосиликатного расплава с натриевосиликатными расплавами различного состава.
3.1.3. Параметры диффузионного взаимодействия натриевоборо, натриевожелезо, натриевоалюмосиликатных расплавов с различными по составу натриевосиликатными расплавами.
3.2. Описание кинетики и механизма диффузионного взаимодействия разных по составу силикатных расплавов с точки зрения их химического строения.
3.3. Анализ структурнохимических превращений в процессе массопереноса с точки зрения анионного строения силикатных расплавов.
3.4. Взаимосвязь диффузионных и реологических свойств.
Литература


Зайцев С. В. Процессы диффузионного взаимодействия силикатных стеклообразующих расплавов при наличии фадиента концентрации оксидов поливалентных элементов. Вестник молодых ученых 2. Объем и структура работы. Работа изложена на 8 страницах, включая рисунков и таблиц. ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Описание кинетики диффузионноконтролируемых межфазных взаимодействий в многокомпонентных системах. Принципиальной особенностью межфазных реакций, является то, что для возможности их осуществления необходим непрерывный подвод реагирующего вещества. Эти реакции протекают в неоднородной среде на поверхности соприкосновения взаимодействующих веществ, находящихся в разных фазах. В многокомпонентных системах, в которых возможно последовательное протекание нескольких процессов, общая скорость взаимодействия определяется его наиболее медленной стадией. Если определяющей стадией является сам акт химического взаимодействия и процесс подвода и отвода реагентов существенным образом не влияет на общую скорость реакции, то говорят, что она протекает в кинетической области. Здесь величина скорости реакции определяется кинетическими законами собственно химической стадии процесса химическая кинетика. С другой стороны, в подавляющем большинстве случаев межфазных взаимодействий с участием твердых и жидких фаз, определяющей стадией является подвод реагирующего вещества и скорость всего процесса тогда обусловлена законами диффузии диффузионная кинетика 1. Под диффузией, как правило, понимают процесс перераспределения вещества во времени и пространстве в результате теплового движения атомов, ионов или их ассоциатов под действием внутренних и внешних термодинамических сил, которые присутствуют в системе 24. При наличии внешних сил массоперенос вещества называют вынужденной диффузией. Вынужденная диффузия сопровождается конвекцией, т. Разработанная в фундаментальных трудах Онзагера, Де Гроота, Пригожина теория неравновесной термодинамики позволяет анализировать любое необратимое явление, т. Такими явлениями оказываются все физикохимические процессы в том числе и диффузия. В литературе данный подход к описанию диффузионных процессов получил название термодинамической или феноменологической теории диффузии 7,8. С,г,ги . Ы число компонентов в системе. Величины о обычно рассматриваются как источники или стоки в некотором месте пространства для частиц го компонента. Производство энтропии выражается в виде билинейной комбинации необратимых потоков,, на сопряженные или обобщенные термодинамические си
1. Хх . Явный вид термодинамических сил устанавливается из общих физических соображений с учетом размерности величин, входящих в формулу . Д 1. Феноменологические коэффициенты ,у могут быть любыми функциями параметров состояния системы температура, давление, состав и. Хх. Ограничения, накладываемые соотношениями 1. Перейдем теперь к анализу уравнений диффузии. Рассмотрим случай изотермической диффузии в многокомпонентной системе при отсутствии внешних сил, которая находится при постоянном давлении. В зависимости от характера диффузионной среды и природы химической связи диффундирующими фрагментами могут выступать как незаряженные частицы атомы, молекулы, так и заряженные частицы ионы или их ассоциаты. Изотермическая диффузия незаряженных частиц. Здесь к постоянная Больцмана. Коэффициент я называется коэффициентом термодинамической активности го компонента и определяет степень отклонения от идеальности системы изза наличия корреляции расположениями ближайших атомов, принадлежащих первой координационной сфере ближний порядок . Запись уравнения для потока в представленном виде 1. Фика. Применяя к выражению 1. Это дифференциальное уравнение выражает второй обобщенный закон Фика. Для одномерного случая диффузии формула 1. Сг
1. Уравнения 1. О. Для тройной системы необходима матрица, состоящая из четырех независимых парциальных коэффициентов Оц, В и, В2и Чтобы проследить поведение всех компонентов системы при диффузии, требуется решить систему уравнений 1. Д дпс,. Кронексра.