Кинетика атомно-ионного переноса и структурных превращений в силикатных стеклах

• Автор: Филипович, Владислав Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Ленинград
• Количество страниц: 70 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

ГЛАВА I. Физикохимическая кинетика процессов

атомноионного переноса в стеклах с

I. Теория вязкости высококремнеземистых силикатных расплавов и стекол

2. Теория самодиффузии кислорода в кварцевом стекле чистом и с примесями Я

3. Теория ионной электропроводности щелочносиликатных стекол

4. Природа энтропии активации процессов переноса .

ГЛАВА П. Разработка и практическое применение

теории фазовых равновесий и превращений

в стеклах .
I. Ликвация
а. Статистикотермодинамическая теория
фазовых ликвационных равновесий
б. Учет упругих напряжений при ликвации
в стеклах.
в. Кинетика процесса ликвационного фазового разделения
2. Кристаллизация
в
ГЛАВА Ш. Разработка оптикомикроскопического и рентгеновского методов исследования
неоднородной структуры стекол .
I. Метод шлифов и реплик и его применение для определения скорости зарождения
частиц новой фазы
2. Метод рассеяния рентгеновских лучей .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Сюда относятся процессы диффузии компонент и фазовых превращений ликвация, кристаллизация в стеклах, используемые при производстве стеклокристаллических материалов реологические и структурнорелаксационные процессы, определяющие оптимальные условия технологии и эксплуатации изделий из стекла процессы ионной электропроводности, ионного обмена, используемые в производстве электроизолирующих материалов, в ионоыетрии, в производстве упрочненного листового стекла, производстве стеклянного волокна для оптических световодов. С точки зрения теории, актуальность работы определяется недостаточной развитостью кинетической теории процессов переноса и фазовых превращений в стеклах. Недостаточно развитой является и статистическая теория фазовых, в частности, ликвационных равновесий, которая позволила бы описать на атомноионном уровне термодинамические движущие силы фазовых превращений в стеклах. Актуальность работы определяется также необходимостью дальнейшей теоретической разработки микроскопических и дифракционных методов исследования, позволяющих наиболее непосредственным образом наблюдать последствия процессов переноса и структурных превращений в стеклах. Выдвигаемые на защиту положения. Автор предлагает новое научное направление в статистикотермодинамическом описании процессов переноса, структурных перестроек и фазовых превращений в силикатных расплавах и стеклах, в котором все эти про
цессы рассматриваются на атомноионном уровне с единой точки зрения и которое позволяет установить взаимосвязь этих процессов в различных экспериментальных и технологических условиях. Непосредственно на защиту выносятся следующие положения. Исходным для построения единой кинетической теории процессов переноса в расплавах и стеклах вязкого течения, диффузии химических компонентов, ионной электропроводности, релаксации структуры, фазовых превращений может служить представление о процессах переноса как обусловленных миграцией различных точечных дефектов. Природа этих дефектов определяется составом и структурой стекла, а их количества управляются взаимосвязанными статистическими законами соответствующих квазихимических равновесий. Введение представлений о структурных единицах атомноионных комплексах, являющихся элементами сильно ассоциированной структурной сетки силикатных расплавов и стекол и мигрирующих посредством переключения химических связей с участием соответствующих точечных дефектов, позволяет с единой точки зрения подойти к построению статистикотермодинамической теории фазовых превращений в стеклах ликвации и кристаллизации и на основе этой теории прогнозировать оптимальные условия технологии фазовонеоднородных материалов на основе стекла в первую очередь, ситаллов. Подтверждение на опыте предложенной автором теории зарождения кристаллов в стеклах являющейся модификацией теории зарождения капель жидкости из пара Я. Б.ЗельдовичаЯ. И.Френкеля произведено путем применения разработанного автором математического метода определения скорости зарождения новой фазы при микроскопическом и электронномикроскопическом исследовании
шлифов и реплик фазовонеоднородных стекол. Единая теория рассеяния рентгеновских лучей различными телами, разработанная автором на основе введения обобщенной функции Паттерсона, находит систематическое применение при проверке предсказаний теорий ликвации и кристаллизации методами рассеяния рентгеновских лучей под малыми углами и рассеяния видимого света. Цель работы широкий охват физикохимических проблем стеклообразного состояния и кинетики его изменения с целью установления взаимосвязи различных процессов переноса и структурных превращений в силикатных стеклах, а также с целью наиболее эффективного использования результатов предлагаемой теории на практике в экспериментальных и технологических исследованиях. Практическая ценность работы состоит в том, что все ее результаты, относящиеся к процессам переноса, фазовым превращениям и методам их исследования, могут быть непосредственно использованы при разработке оптимальной технологии и эксплуатации материалов на основе стекла, о которых говорилось выше в разделе Актуальность проблемы. Научная новизна работы. Все формулы для кинетических коэффициентов переноса вязкости, диффузии, электропроводности и следствия этих формул получены нами впервые. Формулы в общем случае значительно отличаются от простых экспоненциальных формул, часто применяемых для описания процессов переноса в сложных стеклах. Использованный для вывода формул подход можно рассматривать как обобщение подхода Я.