Физико-химические методы управления рекристаллизационной ползучестью солей

• Автор: Муралев, Алексей Евгеньевич
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

1. Рекристаллизационная ползучесть как форма адсорбционного пластифицирования

1.1. Термодинамический аспект образования жидких межзеренных прослоек

1.2. Структура жидких прослоек

2. Влияние добавок на скорость растворения или осаждения

2.1. Общие представления о влиянии добавок на скорость растворения и осаждения

материалов

2.2. Влияние добавок на скорость растворенияосаждения карбоната кальция

2.2.1. Ионы металлов

2.2.2. Влияние ортофосфат ионов

2.2.3. Влияние фосфоновых кислот на растворение кальцита

2.2.4. Влияние производных тетра и нентауксусной кислоты на растворение кальцита

2.3. Влияние добавок на скорость растворенияосаждения под нагрузкой
3. Полиморфные модификации карбоната кальция
3.1. Структура кадьцита и арагонита
3.2. Превращение арагониткальцит
Глава 2. Экспериментальная часть.
1. Материалы
1.1. Карбонат кальция
1.2. Хлорид натрия
1.3. Ни трат аммония
1.4. Растворы
2. Методики экспериментов
2.1. Механические испытания образцов
2.1.1. Одноосное сжатие поликристаллов
2.1.2. Вдавливание сферического индентора в монокристалл
2.1.3. Прессование порошков
2.1.4. Переменная ншрузка
2.2. Измерение вязкости раствора ЫаС1 с добавками мочевины
3. Приборы
3.1. Термический анализ
3.2. Рентгенофазовые исследования
3.3. Оптические исследования микроскопия
Глава 3. Деформация порошков КаО и СаСОЗ в присутствии воды и неполярных жидкостей
1. Механические испытания порошков С1 и СаСОЗ в присутствии двухфазной среды углеводород вода
2. Испытания порошков СаСОЗ различной дисперсности в присутствии воды
Глава 4. Влияние добавок на скорость рекристаллпзационной ползучести
1. Исследование деформации порошков карбоната кальция
1.1. Результаты эксперимента
1.1.1. Влияние ионов и РО4 на ползучесть карбоната кальция
1.1.2. Влияние растворов ОЭДФ на ползучесть карбоната кальция
1.1.3 Ссдиментационные измерения порошков кальцита в присутствии ОЭДФ .
1.1.4. Влияние растворов ЭДТА на ползучесть карбоната кальция
1.2. Обсуждение результатов
1.2.1. Влияние ионов магния и ортофосфатионов
1.2.2. Влияние ОЭДФ
1.2.3. Влияние добавки ЭДТА
2. Исследование деформации поликристаллов хлорида натрия
2.1. Результаты эксперимента
2.2. Обсуждение результатов
Глава 5. Влияние полиморфных превращений карбоната кальция на скорость рскристаллмзацнопной получссти
1. Результаты эксперимента
1.1. Прессование порошков арагонита
1.2. ДСК анализ образцов арагонита
1.3. Рентгенофазовый анализ
2. Обсуждение результатов
Глава 5. Влияние циклических нагрузок на рскристаллизациониуго ползучесть
1. Результаты эксперимента
1.1. Индентированис шариком монокристаллов ЫаС1
1.2. Компакция порошка ЫаС1
1.3. Компакция порошка СаСОз
1.4. Компакция порошка ЫНдКОз
2. Обсуждение результатов
2.1. Рекристаллизационная ползучесть и другие конкурентные механизмы деформации
2.2. Лимитирующие стадии рекристаллизационной ползучести
2.3. Предполагаемый механизм эффекта циклической нагрузкиразгрузки
Выводы
Список литера зуры
Введение


Линейный вид зависимости скорости деформации от приложенного напряжения был подтвержден как для деформации природных и синтетических поликристаллов галита, кварца, гипса, карбонатов, так и при прессовании порошков хлоридов и карбонатов калия и натрия, сульфата стронция, сахарозы, кварцевого песка и др. С целью доказать, что наблюдаемый эффект не является результатом механического уплотнения порошка, вызванноговведением воды,авторы3провели опыты по прессованию порошка карбоната натрия, содержащего радиоактивную метку С. Оказалось, что скорость накопления радиоактивного углерода в растворе соответствует величине, рассчитанной из скорости деформации. В этой же работе было проведено сравнение скоростей деформации порошков карбонатов калия и натрия и сульфата стронция и показано, что скорость ползучести напрямую связана с растворимостью соли. Попытки установить, какой процесс растворение или диффузия лимитирует процесс межзеренной рекрисгаллизационной ползучести, приводит к неоднозначным результатам. Различный вид зависимости скорости деформации от размера зерна, отвечающий, согласно выражениям и , диффузионному и кинетическому режимам, зачастую получается даже при исследовании одной и той же системы в сходных условиях. Так, автор работы при прессовании порошка ЫаС1 наблюдал, что скорость уплотнения порошка пропорциональна размеру зерна в степени 1, и сделал вывод о кинетическом режиме, в других работах, напротив, для порошков ЫаС1 было получено хорошее согласие эксперимента с моделью диффузиошюго контроля 2, . Эти расхождения можно было бы объяснить, следуя Гратьс , , разницей величин приложенных напряжений слабое сжатие предполагает возможность переноса в свободной жидкосш, сильное сжатие, напротив, приводит к затруднению диффузии вдоль жидких пленок между двумя поджатыми зернами. Однако такое объяснение нельзя считать исчерпывающим, так как в перечисленных работах изученные интервалы напряжений в значительной степени перекрываются. По мнению Гратье, лимитирующие процессы могут меняться и в пределах одной системы в ходе деформации, когда меняется форма зерен и пористость. Например, в начале процесса компакции влажных порошков имеется больше возможностей диффузионного переноса и лимитирующей стадией будет растворение, а в конце процесса диффузия может начать играть определяющую роль. Исследования температурных зависимостей и расчет энергий активации деформационных процессов также позволили судить о режиме процесса РП. Так, в работе измеренные энергии активации ползучести смоченных поликристаллов ЫаС1 Е кДжмоль, что практически равно значению, полученному в работе ,5 кДжмолъ и близко к значению ,5 кДжмоль, рассчитанному для объемных значений коэффициента диффузии в растворе ИаС1 с использованием данных работы 8. Однако эксперимент по определению энергии активации в случае каменной соли затруднен тем, что даже при незначительном повышении температуры могут активизироваться другие механизмы ползучести прежде всего, при достаточно высоких напряжениях, дислокационные. С энергия активации процесса деформации каменной соли, по данным , составила более кДжмоль энергии активации. Джмоль, что связывается авторами с постепенной сменой механизмов деформации. Применение различных методов испытания предоставляет дополнительную возможность выяснить, в каком режиме происходит деформация по механизму РП. В начале каждого эксперимента, в поле высоких напряжений, деформация происходила по механизму скольжения дислокаций. Когда напряжение снижалось до МПа предел текучести , слегка увеличенный изза упрочнения под напряжением, деформация останавливалась в инертной среде, но продолжалась в водных растворах, подчиняясь уравнениям, выведенным из известных законов для РП. Также с использованием этого же метода были получены прямые свидетельства массопереноса через раствор . Темносиние монокристаллы , содержащие коллоидные частицы металлического натрия, были синтезированы методом выдерживания монокристалла в парах металлического натрия при 0С. После длительного процесса индентирования в растворе , вокруг отпечатка инденгора был обнаружен валик бесцветного рис.