Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
234
нется, т. е. кристаллизация в результате перитектической реакции не закончится и после окончания реакции система будет состоять из твердого раствора 5в<д) состава / и жидкой фазы т. При дальнейшем охлаждении состав оставшейся жидкой фазы будет изменяться по кривой ликвидуса т(в от точки т до точки Ь3 при одновременной кристаллизации твердого раствора Sb(a>, состав которого будет в свою очередь изменяться по кривой солидуса Нц от точки / до точки с3. При температуре tc„ соответствующей точке сз, кристаллизация закончится. Температура образовавшегося твердого раствора 5в<а) будет понижаться от точки с3 до точки е на бинодальной кривой, при температуре t<j, соответствующей этой точке, однородный твердый раствор Sb(a> распадается на два твердых раствора, состав одного из них при дальнейшем охлаждении будет изменяться по бинодальной кривой 1р от е до р, а второго — по кривой кп от d до п.
Состав а3. Путь кристаллизации состава а3 в этой системе не отличается от такового для системы с непрерывным рядом твердых растворов (см. рис. 48).
3.3. СИСТЕМА Na20-Si02
На рис. 51 изображена наиболее полно изученная часть диаграммы состояния системы Na20—Si02 по Ф. Крачеку, начиная с составов, содержащих менее ~70% (мае.) Na20. В этой части системы существуют следующие двойные соединения: ортосиликат натрия 2Na20-Si02, метасиликат натрия Na20-Si02 и дисиликат натрия Na20-2Si02. Ортосиликат натрия плавится инконгру-энтно при 1118°С, разлагаясь на жидкость состава 59,3% (мае.) Na20 и 40,7% (мае.) Si02 и кристаллы Na20, 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 /, // и /// с температурами полиморфных превращений 707°С (7ч=ь/7) и 678°С (//**///). Кроме этих полиморфных превращений Ф. Крачеком были обнаружены также полиморфные переходы дисиликата натрия при температурах 593, 573 и 549°С. Таким образом, по Ф. Крачеку, Na20-2Si02 имеет шесть полиморфных разновидностей.
Существуют и несколько иные данные относительно указанной части диаграммы состояния системы Na20—Si02. В частности, некоторые авторы относят 2Na20-Si02 к соединениям, плавящимся конгруэнтно при 1083°С и имеющим полиморфное превращение при 960°С. Имеются также данные о существовании других кристаллических силикатов натрия, кроме приведенных на диаграмме, в частности, 3Na20-2Si02 с температурой конгруэнтного плавления 1122°С и трисиликата натрия Na20-3Si02 с температурой плавления 750°С.
235
Соединения системы Ыа20—БЮ2 по сравнению с большинством других силикатных соединений весьма легкоплавкие. Диаграмма Ыа20—БЮ2 является ярким примером того, насколько сильно
может понижаться температура плавления смесей за счет образования эвтектик. Например, температура ликвидуса снижается от 1728°С для чистого 8Ю2 до 790 °С для эвтектики между 5Ю2 и Ыа20-25Ю2, содержащей 73,9% (мае.) 5Ю2 и 26,1% (мае.) Ыа20, т. е. почти на 1000°С. Этим объясняется характерный для этой диаграммы резкий подъем Кривой ликвидуса от эвтектики между 5Ю2 и На20-25Ю2 к температуре плавления кристобалита. Это позволяет получать в этой системе различные легкоплав^ кие стекла.
Система Ыа20—8Ю2 является частной по отношению ко многим поликомпонентным системам большого прикладного 5# 40 во 60 ю 80 90 100 значения, например, по отно--*-.%а2Р % (час) 5102 шению к системам Ыа20—
Д^О—БЮг и Ыа20—СаО— Рис. 51. Диаграмма состояния системы 5Ю2- важным для стеклоделия, Ка20 — БЮг к системе Ыа20—Ре203—Ь102,
имеющей значение для объяснения процессов магматической дифференциации и т. д. Двухком-понентная система Ыа20—8Ю2 имеет специальное значение для технологии изготовления натриевых растворимых (жидких) стекол, представляющих собой стеклообразные силикаты натрия переменного состава с общей формулой тЫа20-л5Ю2.
3.4. СИСТЕМА СаО—вЮг
Диаграмма состояния системы СаО—БЮг (рис. 52) построена в основном по данным Г. Ранкина и Ф. Райта с учетом новых данных относительно характера плавления трехкальциевого силиката.
В системе СаО—5Ю2 существуют следующие бинарные соединения: однокальциевый силикат (метасиликат кальция) СаО-БЮз или СаБЮз; трехкальциевый дисиликат ЗСаО-25102 или СазБЬО?; двухкальциевый силикат (ортосиликат кальция) 2СаО-5Ю2 или Са25Ю4; трехкальциевый силикат ЗСаО-5Ю2 или Са35Ю5.
236
Жидкость (ж)
of-Ca2Siu^+x
2Ж
Кришобалипг*
оГ-ОШОз+Ж ¦TpuduMum+d-CaSW-i
Тр ид'им um + +уз-casiQ3
Т , i ,
¦ff
+
3+ж Ca3SiOs+
Ca3SiOu*CaO
Метасиликат кальция CaO-Si02 имеет две полиморфные модификации: низкотемпературную форму ?-CaO-Si02 (волласто-нит), устойчивую до температуры 1125°С, выше которой она переходит в высокотемпературную форму cc-CaO-Si02 (псевдовол-ластонит), плавящуюся конгруэнтно при 1544°С.
Трехкальциевый дисиликат 3CaO-2Si02 плавится инконгруэнт-но при 1464°С, разлагаясь на жидкость состава 58,2% (мае.) СаО и 41,8% (мае.) Si02 и кристаллы ct-2CaO-Si02. Имеются данные о существовании двух полиморфных модификаций 3CaO-2Si02 — ранки -нита и низкотемпературной разновидности — килхоанита (на диаграмме рис. 52 не отмечены).
