Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы различные виды стекла и керамики играют все большую роль во многих областях современной науки и техники: в энергетике, особенно ядерной, электро- и космической технике, медицине, не говоря уже о таких традиционных отраслях, как строительные материалы и т.п.
Литиевоборосиликатные стекла обладают рядом ценных свойств, .которые позволяют использовать их в производстве электровакуумного стекла, в спаях с металлами, обладающими малыми коэффициентами расширения Г Но, W).
Хорошо известны высокая ионная проводимость, химическая и термическая стойкость 1^0 -содержащих материалов, которые обуславливают использование этих материалов в качестве твердых электролитов. Весьма перспективна разработка новой легковесной стеклокерамики на основе системы lit0 - AlaOySiQ, с добавками Ва0? , обладающей оптимальным комплексом таких свойств, как предел прочности при растяжении, твердость, ударная вязкость и модуль упругости. Различные соединения литиевосиликатной системы используются в качестве покрытий в ядерных реакторах и выполняют роль генератора трития и теплозащиты. Боросиликат-ные пористые стекла традиционно используются для иммобилизации ядерных отходов.
Значительное количество публикаций в отечественной и зарубежной литературе посвящено изучению различных физических и химических свойств системы 1^0-8Ог-5»Ог, что говорит об интересе к ней в связи с отмеченным практическим значением. Термодинамические же свойства этой системы изучены намного менее детально, а в имеющихся данных есть расхождения.
Цель работы состояла в получении методом ЭДС набора термодинамических (т/д) характеристик расплавов системы ЛгО~ВлОу' SiOj , ее составляющих систем 1іг0-5/ и ИгО-влОр , а также систем 1<г0-$>02 и 1іг0-<гй0г для выяснения закономерностей изменения т/д свойств расплавов при замене соответственно оксидов-модификатора и стеклообразоэателя.
Для достижения згой цели были поставлены следующие основные задачи:
- 2 -I..Измерение температурных зависимостей ЭДС в интервале температур 800 - 1200С для всех указанных систем в области составов 0-50 иол.% MgO ('для системы ii20-GeOe - 0-30 мол.$2).
-
Расчет т/д функций исследованных систем.
-
Моделирование т/д свойств изученных систем и сопоставление модели с экспериментом, а также с имеющимися данными прямых структурных методов.
Научная новизна работы. Настоящее исследование содержит следующие оригинальные результаты и основные положения, выносимые на защиту.
Методом ЭДС подробно изучены стеклообразущие расплавы литиевосиликатной и литиевоборагной систем в интервале составов 0-50 шол.%Иг0 при Т=800-1200С и рассчитан полный набор их т/д функций, нормированных на чистые оксиды.
Впервые методом ЭДС исследованы расплавы систем Иг0-в^0г SiC2(nflTb- серий расплавов с постоянным содержанием Lit0 : 1.5, 10, 25, 33 и 47 мол.^, K20~S;0Z Ґ10-50 иол.%Кг0) и і;г0~Єе0г (0-30 мол./S Ьг0) и получено их т/д описание при температурах 800-1200С. Установлены характерные особенности т/д функций указанных систем, связанные с сильным химическим взаимодействием компонентов в расплаве.
На базе теории идеальных ассоциированных растворов ИАР проведено моделирование т/д свойств и химического строения всех указанных систем, Показано, что рассчитанные количества структурно-химических группировок хорошо согласуются с данными о структуре расплавов и стекол этих систем. Показана возможность расчета на основании т/д данных изотерм ликвидуса.
Практическая ценность работы. Т/д характеристики системы позволяют установить возможность протекания химических процессов и направление их прохождения как внутри системы, так и при ее контакте с какими-либо материалами. Это помогает предсказать, возможно ли вступление в реакцию с агрессивными средами керамики и стекол и, следовательно, судить о сроках использования деталей или покрытий из этих материалов. Надежные т/д данные дают возможность подобрать оптимальные условия
синтеза указанных материалов и предсказать изменение свойств при добавлении того или иного компонента.
Кроме прикладного значения, т/д характеристики расплавов стеклообразущих систем важны для проверки достоверности статистических моделей их строения.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на X Всесоюзной конференции по калориметрии и химической термодинамике /Москва, 1984 г./, ІУ Уральской конференции по высокотемпературной физической химии и электрохимии /Пермь, 1985 г./,
IX Всесоюзной конференции по физхимии и электрохимии ионных
расплавов и твердых электролитов /Свердловск, 1987 г./, II Все
союзном симпозиуме "Термодинамика в геологии" Диасс, 1988 г./,
X конференции ИЮПАК по химической термодинамике /Прага,1988г./,
XII Всесоюзной конференции по химической термодинамике и кало
риметрии /Горький, 1988 г./.ХУМеждународном конгрессе по
стеклу /Ленинград, 1989т./, V Уральской конференции по высо
котемпературной физхимии и электрохимии /Свердловск, 1989 г./,
Международном симпозиуме по калориметрии и химической термоди
намике Досква, 1991 г./.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 13 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, выводов, списка литературы из 171 наименования и приложений. Работа изложена на 124 страницах текста, содержит 52 рисунка, 14 таблиц и приложения на 5 страницах.
