УДК 548.75; 666.5/89

Игнатова А.М., Ханов А.М., Чернов В.П.

ЛИКВАЦИЯ РАСПЛАВА КАК НЕОТЪЕМЛЕМЫЙ ЭТАП СТРУКТУРООБРАЗОВАНИЯ СИНТЕТИЧЕСКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ СПЛАВОВ

Пермский государственный технический университет

Аннотация: статья посвящена изучению ликвационного расслоения расплава синтетических минеральных сплавов как одного из обязательных и основных этапов структурообразования

Ключевые слова: синтетические минеральные сплавы, силикатные расплавы, ликвационное  расслоение, бинодальный распад, структурообразование

Abstract: The paper is devoted to study liquation separation melt synthetic mineral alloys as one of the essential and fundamental stages of structure.

Key words: synthetic mineral alloys, silicate melts, liquation, binodaldecomposition, structure

В настоящее время,  в центре внимания ученых и инженеров-материаловедов находятся материалы, с неравновесным состоянием структуры, а так же те материалы, которые обладают анизотропией структуры на различном размерном уровне. Представителями таких материалов являются синтетические минеральные сплавы, поэтому изучение особенностей их структуры и процессов, обуславливающих ее формирование, являются актуальными.

Синтетические минеральные сплавы (симиналы) – это группа материалов, получаемых при кристаллизации расплавленных горных пород или отходов различных производств основного и ультраосновного характера, в процессе формирования изделий и последующей их термической обработке [1].

Структура симиналов формируется при релаксационных физико-химических процессах, сопровождающихся остыванием расплава [2]. Она представляет собой совокупность кристаллических агрегатов размер которых лежит в диапазоне от 100 нм до 800 мкм и аморфной стекловатой фазы, в которой предположительно дополнительно содержит в себе неупорядоченные нанокристаллические образования.

Симиналы, с точки зрения своего строения похожи на стеклокристаллические материалы, но это сходство обманчиво. Структура симиналов развивается благодаря образованию нуклеаций в расплаве без дополнительных добавок в жидкую фазу, а у стеклокристаллических – наоборот структура формируется путем технологического внедрения в стеклообразную среду центров кристаллизации.

Для синтеза симиналов используют силикатное сырье с высокой концентрацией диоксида кремния, поэтому их основной структурной единицей является кремнекислородный тетраэдр. Расплавы таких сырьевых компонентов склонны при температурах  выше 1500°С находится в состояние расслоения на две несмешивающиеся жидкости. Как правило, две образующиеся жидкости имеют разный состав, причем один всегда более насыщен кремнеземом и поэтому более вязкий. Данный этап оказывает огромное влияние на дальнейший ход структурообразования симиналов.

Целью настоящего исследования является изучение этапа ликвационного расслоения расплавов симиналов с точки зрения общего структурообразования.

Процесс ликвации ранее активно исследовался на примере стекол. Было установлено, что присутствующие в расплаве катионы щелочных металлов (натрий, калий и кальций), из-за за своих  крупных размеров (по отношению к другим ионным группам) учувствуют в процессе структурообразования как модификаторы, то есть провоцируют снижение энергии, которое выражается в выделение теплоты и приводят к тому, что у системы достаточно времени, чтобы расслоиться [3].

ЧИТАТЬ ВЕСЬ ТЕКСТ >>>