Вопрос 29. Динамический и статический методы построения диаграмм состояния.

Сущность динамич методапостроения диа состояния состоит в построении методом термического анализа кривых охлаждения(или наревания) образцов в координатах температура- время. Получают эти кривые термическим анализом, при котором фиксируются температурные области протекания процессов, идущих с поглощением или выделением тепла (изменением энтальпии системы). Поскольку практически все фазовые превращения сопровождаются изменением теплосодержания системы, на кривых нагревания или охлаждения должны проявляться все процессы, происходящие в системе при изменении температуры: плавление, кристаллизация, разложение, полиморфные превращения и т.п. Кривые, получаемые при постоянной скорости изменения температуры печи, в которой находится исследуемая смесь, показывают ускорение или замедление скорости изменения температуры вещества в зависимости от того, выделяется или поглощается тепло при фазовых превращениях. Установленные таким путем температурные точки фазовых переходов переносят на диаграмму “концентрация – температура”, соединяя общей линией соответственно температуры ликвидуса, солидуса и т.д. К сожалению, несмотря на простоту этого метода,его не всегда можно применять к силикатнымсистемам из-за замедленности фазовых превращений и склонности к переохлаждению.

Статический метод, или метод закалки, наиболее точный и надежный применительно к большинству силикатных систем. Заключается он в следующем. Смесь заданного состава предварительно многократно спекают или плавят и измельчают для обеспечения высокой степени гомогенности. Затем небольшую навеску приготовленной смеси (обычно 0,2-0,5 г) заворачивают в платиную фольгу и помещают в печь, нагретую до заданной температуры. При длительной выдержке в печи в пробе устанавливается равновесное для данной температуры состояние, которое контролируется повторным нагревом пробы при больших длительностях выдержки и сохранением фазового состава образца. Потом пробу подвергают резкой закалке, сбрасывая ее в холодную инертную жидкость. При таком охлаждении жидкая фаза, содержащаяся в образце при исследуемой температуре, застывает в виде стекла, а кристаллические фазы фиксируются в том же состоянии, в каком они были во время выдержки. Исследуя закаленную пробу с помощью поляризационного микроскопа и рентгенофазового анализа, определяют количество и природу фаз, сосуществовавших при температуре опыта.

Последовательно повышая или понижая температуру, при которой образец выдерживается в печи, можно достаточно точно установить момент исчезновения жидкой фазы или температуру полного плавления смеси. Найденные для разных составов температуры дают серию точек, соответствующих кривым ликвидуса, солидуса и полиморфных превращений.

Вопрос 30.

В этой части системы существуют следующие двойные соединения: ортосиликат натрия 2Na₂O·SiO₂,метасиликат натрияNa₂O·SiO₂ идисиликат натрия Na₂O·2SiO₂.

Ортосиликат натрия плавится инконгруэнтно при 1118°С, разлагаясь на жидкость состава 59,3% (маc.) Na₂Oи 40,7% (маc.) SiO₂и кристаллы Na₂O, мета- и дисиликаты натрия плавятся конгруэнтно: первый при 1089°С и второй при 874°С.

Дисиликат натрия имеет несколько полиморфных разновидностей: на диаграмме состояния они обозначены I,IIиIII. Соединения системы Na₂O-SiO₂ по сравнению с большинством других силикатных соединений весьма легкоплавкие. Диаграмма Na₂O-SiO₂ является ярким примером того, насколько сильно может понижаться температура плавления смесей за счет образования эвтектик. Например, температура ликвидуса снижается от 1728°С для чистого SiO₂до 790 °С. Это позволяет получать в этой системе различные легкоплавкие стекла. Диаграмма состояния системы

имеет специальное значение для технологии изготовления натриевых растворимых (жидких) стекол, представляющих собой стеклообразные силикаты натрия переменного состава с общей формулой Na₂O·mSiO₂.

Жидкое стекло используется для различных целей: как связующее (клеящее) вещество, как компонент кислотостойких цементов, как основа для силикатных красок, как ПАВ для разжижения глинистых суспензий, для укрепления грунтов, как вяжущее в формовочных смесях в литейном производстве и т.д.