Введение к работе
Актуальность проблемы. Одна из главных задач развития фундаментального исследования на современном этапе неразрывно связана с достижениями g области синтеза и исследования новых неорганических материалов,Сование теоретических основ и способов получения- керзщщеских, огнеупорных, люминофорных и ряда других с ценными физика - химическими и техническими свойствами композиционных материалов на основе оксидных соединений и систем имепт важное значение э области материаловедения.
При разработке новых материалов современной техники особая роль отводится фазовым диаграммам. Знание особенностей строения и свойств тугоплавких материалов даст возможность целенаправленно воздействовать на процессы их синтеза и получить материалы с заранее заданными эксплуатационными характеристиками, а фазовые диаграммы позволят решить целый ряд сложных и важных практических и теоретических проблем без проведения трудоемких экспериментальных исследований. Но для этого, требуется детальное исследование последовательности образования метастабильных и промежуточных фаз и связанных с ними стадий равновесий, а также закономерностей проявления изоморфизма в поликомпонентных системах. Большое значение имеет изучение процессов кристаллизации и распада твердых растворов. В настоящее время эти вопросы интенсивна разрабатываются как в СНГ, так и за рубежом.
К настоящему времени синтезировано и изучено значительное количество алюминатов и галлатоз кальция, стронция, и бария, получены сведения о физика - химических свойствах. Одновременно расширяются работы по изучению строения кристаллической решетки и полиморфных превращений. Анализ литературных данных по указанному классу соединений, свидетельствует о том, что имеется ограниченное число работ по установления процессов спекания и оптимальных условий их синтеза. До конца не выяснены механизм и кинетика реакций образования з твердом состоянии, процессы кристаллизации, что в значительней степени затрудняет проведение целенаправленного синтеза апомикатез и галлатоз щелочноземельных металлов. Практически отсутствуют
. - 4 -
работы по изучению поликомпонентных систем, обрззуемьк алюминатами и галлатами кальция, стронция, бария, закономерностей образования и распада твердых растворов с кристаллохимически близкими структурами, что ограничивает расширение областей их практического использования.
В соответствии с вышеизложенными проблемами химии к химической технологии неорганических материалов поставлена настоящая работа.
Цель работы. Изучение химического взаимодействия, закономерностей образования твердых растворов алюмогаллзтов щелочноземельных металлов, их физико - химических свойств и фазовых взаимоотношений при высоких температурах.
Задачи исследования:
Исследование твердофазных реакций образования к физико-химических свойств моноалюмината и моногаллата кальция, трехкальциевого алюмината и трехкальциевого галлатз, гексаздюмина-тов и гексагаллатов стронция, бария.
Изучение химического взаимодействия, изоморфных замещений анионного характера, образования твердых растворов при высоких температурах в поликомпонентных системах рассматриваемых соединений.
Установление функциональной зависимости между свойствами твердых растворов, их составом и режимом термическойобработки, выяснение фазовых взаимоотношений систем, образуемых кзо-структурными алюминатами и галлатами кальция, стронция, бария в ранее не изученных композициях.
Построение диаграмм состояния исследуемых систем: СаАІгО* - Са6аг04, СазАІгОє - СгзОагОє, ЗгАІігОїд - SrGai2Qis» ВаАІігОїд - ВаЗаігОід.
Научная новизна. Впервые изучены и построены диаграммы фазовых соотношении бинарных систем:
СаА1г04 - СаБагО^, СазАІгОє - СазБагОб, SrAlioOie - SrGaisOiQ, и ВаАІігОю - ВаБзігОід.
3 изученных системах при изоморфном замещении алюминия на галлий определены области существования непрерывных к ограниченных твердых растворов рззличной структуры.
В системе СаА1г04 - CaGa2Q4 установлено образование твердых растворов СаАІ2(і-х)Ез2х04 непрерывного ряда моноклинной структуры и ограниченного ряда ромбической структуры.
3 системе С33АІ2О5 - Саз&гОб получены ограниченные твердые растворы кубической и ромбической структуры.
В системах SrAliaOig - SrGaisOig, BaAiioOiS " Вз5з!г0«д установлено образование непрерывных твердых растворов гексагональной структуры.
В рассматриваемых системах, определены последовательности твердофазных реакцій образования исходных соединении и твердых растворов на их осноеє. Показано, что твердофазный, синтез и кристаллизация из расплава алюминатов ;: гзллзтоз тугоплавких соединений сопровождаются образованием промежуточных и метаста-бильных фазовых состояний. Выявлены общие закономерности изменения свойств твердых растворов з зависимости от состава.
Показаны новые возможности реализации анионного изоморфизма в сложных поликомпонентных системах с твердыми растворами различной структуры на основе злшоккслородных и родственных классов химических соединений.
Пратпічоская значимость. Установленные закономерности образования и изменения свойств твердых растзороЕ позволяют управлять физико-химическими свойствами, прогнозировать к разрабатывать оптимальные составы к технологические режимы получения новых материалов на основе изоструктурных друг другу алюминатов и галлатоз кальция, стронцій и бария.
Полученные экспериментальные данные о фазовых равновесиях в изученных системах могут служить в качестве справочного материала по физико-химическому анализу оксидных систем.
На основе изученных систем алюмогаялатоз кальция получены полккрисгаллические материалы с достаточно высокими люминесцентными характеристиками и рекомендованы в качестве эффективных лкмкяофорных материалов.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на:- VI Всесоюзном совещании по высокотемпературной химии силикатов и оксидов. (г.Ленинград, 1988);
- VII Всесоюзном совещании по физике- - химическому анализу
(г.Орунзе, 1998):
Республиканской научно -практической конференции молоды-; ученых и специалистов "Задачи молодых ученых и специалистов s повышении качества выпускаемой продукции и освоении произведет венных мощностей", (г.Ташкент, 1939);
Межреспубликанской научно - технической конференции пс интенсификации процессов химической и пищевой технологии "Прс цессы - S3" (г.Ташкент, І993);
Научно - технической конференции "Новые неорганические материалы (получение, сеойстез и применение)", посвященной 5тк дети» независимости Республики Узбекистан с участием иностран ных ученых. (г.Ташкент, 1996г.).
Конференции молодых ученых Института химии АН РУз (г.Таа кент, 19G7).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 на учных работ. Из них б статей и 7 тезисов докладов.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из вве дения, литературного обзора, изложенна в 5 глззах, включающих