Синтез і фізичні властивості літій-алюмосилікатних склокристалічних матеріалів, отриманих із петаліту Полохівського родовища (Український щит)

Ріпенко В.В., Хоменко В.М., Вишневський О.А., Косоруков О.О.

Склокерамічні матеріали  загального  складу Li2O—Al2O3—SiO2 використовують  у високотехнологічних виробах Завдяки їх низькому коефіцієнту термічного розширення (ктр), високій твердості, хімічній стійкості і прозорості. Стаття присвячена експериментальному дослідженню можливості отримання li-скла та склокристалічних матеріалів на його основі з мінеральної сировини українських родовищ. Основою для вихідної сировини слугували монофракції петаліту (LiAlSi4O10) полохівського родовища українського щита. Експерименти виконано з двома Складами сумішей мінералів із добавками фосфату алюмінію та без нього, %: (1) SiO2 — 71,0, Al2O3 — 19,2, Li2O — 3,7, ZrO2 — 2,1, TiO2 — 2,1, P2O5 — 0; (2) SiO2 — 67,8, Al2O3 — 17,0, Li2O — 2,6, ZrO2 — 1,3, TiO2 — 1,6, P2O5 — 6,8. Термообробку зразків здійснювали в індуктивній печі з графітовим стаканом за 1600—1700 °C протягом 2,5 год. Двоступінчасту термообробку отриманих зразків гомогенного прозорого скла з вмістом Li2O 2,6 % (2) і 3,7 % (1) Здійснено шляхом прогріву за 760 °C протягом 20 хв і, після охолодження, повторного прогріву за 820 °C протягом 40 хв. Фазовий і хімічний склад отриманих продуктів дослідили за допомогою методів силікатного хімічного аналізу, рентгеноспектрального мікроаналізу, рентгенівської дифракції та електронної мікроскопії. КТР визначили За допомогою термокамери конструкції В. Калюжного. Порівняльне дослідження отриманих проміжних і кінцевих продуктів методом рентгенівської дифрактометрії виявило наявність нанокристалічних фаз модифікованих Кварцу та циркону в обох зразках після двох стадій прогріву. Найнижчі показники мікротвердості і найвищі значення ктр демонструють зразки вихідного скла. КТР зразків, які пройшли першу стадію термообробки (нуклеацію), майже не змінюється. Значення мікротвердості в них збільшуються на 3—5 ГПа. Після другого етапу термічної обробки спостерігається суттєве зменшення значень КТР до 1·10–6 К–1 та зростання мікротвердості (до ~8 ГПа У фосфоровмісній кераміці). Ці зміни характерні для процесу утворення Li-склокераміки і пов’язані з ростом нанокристалів Li-вмісних фаз. Результати досліджень дають змогу зробити висновок про можливість виробництва Технологічних термотривких склокерамічних матеріалів безпосередньо з літієвої мінеральної сировини українських родовищ.

 

Номер журналу: 

Ключові слова: 

Сторінка: 

53