Рентгенографическое исследование высокотемпературных превращений в слюдах

• Автор: Кузнецова, Галина Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Глава 1. Строение и свойства слюд
1.1. Структурные н генетические особенности кристаллов мусковита
и флогопита
1.1.1. Общие закономерности строения слюд
1.1.2. Особенности строения межслоевого промежутка некоторых
слоистых силикатов
1.1.3. Изоморфизм в слюдах
1.1.4. Генетические особенности мусковитов
1.1.5. Общая характеристика месторождений флогопита
1.2. Изменение структуры н свойств слюд при нагревании
1.2.1. Некоторые свойства слюд и их изменение при нагревании
1.2.2. Изменение структуры мусковита и флогопита при нагревании
1.2.3. Термические изменения в слоистых силикатах с
(К2И^)ъ{ОН)6 и (^%.05-4-6Я2О) вмежслое
Глава 2. Совершенствование методов исследования структурных
особенностей и термических изменений слюд
2.1. Определение межплоскосгных расстояний и параметров
элементарной ячейки
2.2. Выбор режимов термообработки монокристаллов слюд
2.3. Методика оценки термостойкости структуры кристаллов
мусковита
2.4. Использование проекций электронной плотности для
регистрации изменений структуры слюд в результате
термообработки
2.5. Повышение чувствительности методики определения фазового
состава природных слюд
2.6. Определение коэффициентов термического расширения
кристаллов
2.7. Качественная оценка степени дефектности кристаллов
природных мусковитов
2.8. Обработка результатов измерений статистическими методами
Глава 3. Предварительное исследование кристаллов слюд
3.1. Характеристика исследованных мусковитов
3.1.1. Оценка степени дефектности кристаллов природных мусковитов
3.1.2. Параметры элементарной ячейки мусковитов
3.2. Характеристика исследованных флогопитов
3.2.1. Параметры элементарной ячейки флогопитов
3.2.2. Фазовый состав природных кристаллов флогопита
3.3. Сравнение структурных изменений, происходящих в мусковитах
и флогопитах при нагревании
3.4. Изменение блочной структуры кристаллов слюд при нагревании
3.5. Влияние скорости нагрева на структурные превращения
кристаллов мусковита н флогопита

Глава 4. Изучение процесса дегидроксилации мусковитов
4.1. Исследование физических факторов, влияющих на процесс
дегидроксилации мусковитов
4.2. Дегидроксилации мусковитов различного генезиса
4.3. Связь структурной термостойкости мусковитов с их химическим
составом и генетическим типом
4.4. Регрессионные модели связи термостойкости структуры
мусковитов с составом
4.5. Влияние на процесс дегидроксилации природной дефектности
кристаллов мусковита
4.6 Практическое использование процесса дегидроксилации
мусковитов
4.6.1. Дегидроксилации мусковитов из сланцев
4.6.2. Дегидроксилации и качество слюдинитовых бумаг
4.7. Изменения структуры кристаллов мусковита при лазерном
облучении
Глава 5. Термические изменения кристаллов природных флогопитов в
интервале температур 300 - ШОК
5.1. Изменения базальных метрических параметров
5.2. Изменения рентгенометрических характеристик,
сопровождающие фазовые перехода в кристаллах флогопита
5.3. Определение коэффициентов термического расширения
флогопитов
5.4. Связь термических изменений кристаллов природных
флогопитов с их фазовым составом
5.5 Сравнение термических изменений мусковита и флогопита
Основные результаты и выводы
Заключение
Литература
Приложения

Исследование зависимости физических свойств материалов от особенностей их реального строения является одной из важнейших задач современной физики твердого тела. С одной стороны, это необходимо для создания новых материалов, обладающих заданным комплексом физических свойств, с другой - для оптимального использования природного минерального сырья.
Решение этой задачи актуально для класса кристаллов, обладающих комплексом физических свойств, позволяющих: 1) эксплуатировать их в качестве электрической изоляции, работающей в условиях высоких температур; 2) использовать в качестве основных компонентов при производстве нагревостойких конструкционных материалов широкого назначения.
Как при производстве нагревостойких изоляционных материалов, основным компонентом которых являются слюды, так и при их эксплуатации предусматривается нагрев до высоких температур [16]. Однако режимы нх предварительной термообработки, к сожалению, являются чисто эмпирическими, без глубокого анализа структурных изменений в кристаллах. Это существенно снижает эффективность технологии и качество изоляционных материалов. С другой стороны, природные слюды отличаются широким разнообразием условий образования, элементного состава кристаллов, а также степенью их дефектности. Влияние этих факторов на термостойкость структуры слюд практически не исследовалось. Это и обусловило выбор объектов и направлений исследования, изучение зависимости структурной термостойкости от особенностей генезиса, состава, степени дефектности природных кристаллов слюд промышленных месторождений
Успешное решение этой проблемы возможно при использовании комплекса дифракционных методов, которые позволяют определять широкий ряд параметров, начиная от фазового состава исследуемого объекта и заканчивая определением координат атомов в элементарной ячейке и изучением распределения электронной плотности в атоме. Дифракционные методы позволяют получать информацию об изменениях структурных параметров вещества как после термического воздействия, так и контролировать эти изменения непосредственно в динамике воздействия. Методы высокотемпературной рентгенографии позволяют фиксировать основные процессы, происходящие при нагревании вещества - термическую деформацию решетки и фазовые переходы первого и второго рода - непосредственно по факту изменения и перестройки кристаллической структуры. Температуры фазовых переходов первого1 рода, связанных со скачкообразным изменением параметров элементарной ячейки, определяют пределы устойчивости исследуемой структуры. Этот метод открывает широкие возможности для исследования взаимосвязи вариации состава кристаллов и термостойкости их структуры, что необходимо для целенаправленного изменения физических свойств материалов в достаточно широких пределах.
Одним из преимуществ дифракционных методов является возможность проведения всего комплекса измерений на одном объекте (образце). В некоторых случаях, в зависимости от особенностей исходного состояния изучаемых объектов, можно свести к минимуму физическое воздействие на объект, что существенно повышает воспроизводимость и качество получаемых результатов, и возможность их однозначной интерпретации.
Вместе с тем необходимо отметить, что возможности метода далеко не всегда используются в полном объеме. Обычно обрабатывается только часть

Для определения степени и вида статистической зависимости одного признака от другого при исследовании связи термостойкости мусковитов различного состава нами использован метод корреляционного анализа [29, 129, 163, 209, 217], позволяющий оценивать по коэффициенту корреляции степень и направление прямолинейных связей
-£( Ъ-*УУ'-У) (2.30)
Я = ^ ,

где х,,у1 - текущие значения определяемых параметров, х,у - соответствующие средние значения, , 5,, - соответствующие среднеквадратичные отклонения.
Для оценки степени криволинейности связей использовалось корреляционное отношение [163]
(2'31)
второго признака по первому, где с,, = V (АД, с2=^(Г2-М2) М21 -
частные средние второго признака по первому, М2- общая средняя всех частных средних второго признака, V, - текущие значения второго признака.
Для установления аналитической зависимости термостойкости мусковитов от их химического (кристаллохимического) состава применены полиномиальные модели регрессионного анализа [61]. В качестве показателя термостойкости использовалась величина С „(у) (разд. 2.3), ах,- независимые переменные факторы, влияющие на структурную термостойкость (например х, - содержание / - того химического элемента в образце). В этом случае зависимость между у и х можно представить в виде полинома второго порядка
у = 0О+£©л ' = 0о+Е0лг + И0М' (2.32)
’ * I '"7
Критерием адекватности полученных аппроксимаций явилась величина 5 - сумма квадратов отклонений измеряемой величины.
При проведении регрессионного анализа выполнялась нормировка переменных
2(х,-х°) х.-х°
х’=-^Г=-ыГ: (2.зз)
где х,- нормированное значение переменной, х, - экспериментально определяемое значение переменной, х,°- среднее значение набора переменных, х, - максимальное значение из набора переменных, х, - минимальное значение из набора переменных.
Таким образом, применяемые в работе условия эксперимента позволяют определять параметры элементарной ячейки монокристаллов слюд с погрешностями не превышающими Да = +1 ■ 10“4 нм, АЬ = ±2 • 10'4 нм, Ас — ±2 • 1СГ4нм, АД = +0,05град, АУ = ±5 • 10 4 нм ’.
1) Погрешность измерения температуры при исследовании дегидроксилации мусковита составляет ± 2К Отношение интенсивностей отражений одной из