Введение к работе
Актуальность проблзш. Чрезвычайно широкий класс окружащих нас веществ находится в коллоидном или, более ияроко, в дисперсном состоянии, характеризующемся многофазыостыо и большой поверхностью раздела фаз. Взаимодействия в дисперсных системах, в значительной степени определяющие их свойства, несмотря на то, что изучаются уке долгое время, во многом еще остаются недостаточно известными. Пролить новый свет на эту проблему, дать такие результата, которые невозможно получить никаким иным способом, позволяет изучение поведения отдельных частиц дисперсной фазы в стек-лообразущих расплавах непосредственно в электронном микроскопе. Дело в том, что высокие вязкости, характерные для стеклообразую-щих расплавов, замедляют протекающие в них процессы. То, что происходит в водных коллоидных растворах за микросекунды, в расплавах может длиться секунды, минуты, часы, и мы, благодаря большим увеличениям электронного микроскопа, можем отслеживать элементарные процессы взаимодействия между отдельными частицами дисперсной фазы.
Подобное изучение важно также для науки о стекле, так как многие стекла представляют собой двухфазные дисперсные системы. Результаты работы помогут лучше понять природу жидкостного фазового распада в стеклообразущих расплавах.
Цель работа состояла в электронномикроскопическом изучении взаимодействий мевду частицами дисперсной фазы в ходе жидкостного фазового распада в стеклообразущих расплавах. Эта цель включает в себя решение следующих задач:
изучение кинетики фазового распада традиционным электронномик-роскопичесчим методом (метод реплик);
разработка нового, более экономичного метода стереологической реконструкции;
получение численных характеристик кинетики распада;
разработка и осуществление метода непосредсвенного наблюдения взаимодействий между отдельными частицами дисперсной фазы с помощью электронного микроскопа;
- A -
- выявление возможных взаимодействии в стеклообразующих распла
вах.
Научная новизна заключается в следующем:
разработан новый, экономичный метод статистической обработки эл9ктро}шомикроско1шческих снимков;
исследована кинетика изменения морфологии дисперсной фазы в расплаве бариевоборосиликатного стекла на поздней стадии жидкостного фазового распада;
исследована кинетика изменения распределения частиц дисперсной фазы на поздней стадии распада;
впервые осуществлено непосредственное наблюдение хода жидкостного фазового распада в расплаве стекла с помощью электронного микроскопа;
впервые обнаружено образование перемычек между частицами находящимися достаточно близко друг к другу - явление, предшествующее слиянию частиц;
впервые обнаружено направленное движение частиц дисперсной фазы навстречу друг к другу.
Практическая ценность состоит в том, что многие используемые на практике материалы, в том числе и стекла, представляют собой дисперсные системы, а их свойства в значительной степени определяются взаимодействиями мекду частицами дисперсной фазы. Знание этих взаимодействий даст возмокность изготавливать материалы с заданными свойствами. Разработанный метод стереологической реконструкцій может найти применение в материаловедении.
.Апробация работы. Основные результаты работы докладывались: на семинаре "Строение и природа металлических и неметаллических стекол" (Ижевск, 1989 год), на ГУ Всесоюзной конференции по проблемам и исследованиям структуры аморфных материалов (Ижевск, 1992 год), на XVI Международном конгрессе по стеклу (Испания, Мадрид, 1992 год).
Публикации. По материалу диссертации опубликовано 6 работ.
Объем и структура работы. Материал диссертации изложен на 106 страницах, содержит 84 страниц текста и 20 рисунков на 22 страницах. Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка литературы.
-
Разработанный новый метод наховдения функции распределения по размерам шаровидных частиц дисперсной фазы на основании измерений, сделанных на сколе или шлифе образца, который отличается от предыдущих гораздо меньшим числом измерений, необходимых произвести, чтобы можно было судить о форме кривой функций распределения.
-
Результаты экспериментального определения функции распределения по размерам, среднего радиуса и концентрации частиц дисперсной фазы в расплаве бариевоборосиликатного стекла на поздней стадии жидкостного фазового распада, и их изменения с течением Еромэни, которые позволили сделать вывод, что на поздней стадии фазового распада, когда частицы дисперсной фазы приобретают саровидную форму, их распределение по размерам, а также изменение их среднего радиуса и концентрации со временем согласуются с предсказаниями теории Лифэща-Слезова.
-
Результаты непосредственного наблюдения за поведением отдельных частиц в ходе фазового распада, которые показали, что:
частицы могут сливаться друг с другом, прячем их слиянию предшествует образование перемычки мекду их поверхностями;
имеет место направленное движение частиц дисперсной фазы навстречу друг к другу. В результате сближения частицы образуют агрегаты. С течением времени частицы, составляющие агрегат, сливаются и образует единую частицу.