Цементы. Часть 13
Необходимым средством управления скоростью таких реакций является, как известно, регулирование размера зерен исходных реагентов, строения их решеток, температуры процесса, а также содержания в реакционной смеси разного рода добавок, ускоряющих или стабилизирующих процесс. Правильное использование каждого из этих средств и обоснованный выбор их различных сочетаний, естественно, возможны лишь при глубоком понимании сущности их действия. Однако механизм действия многих ускорителей рассматриваемых реакций до настоящего времени окончательно не выяснен. До сего времени не установлены общий строгий критерий и единая методика оценки и сопоставления эффективности действия различных ускорителей. Недостаточно исследованы и не ясны механизмы многих реакций в кристаллических смесях или их отдельных стадий.
Управление скоростью процесса предполагает, естественно, знание закономерностей ее изменения в различных условиях. Между тем закономерности изменения скорости реакций в кристаллических смесях в некоторых условиях (в особенности в переходной
области, когда существенное влияние оказывают как микро-, так макропроцессы) еще мало исследованы.
В свете этих положений становится особенно ясной важность изучения механизма и кинетики реакций в смесях твердых веществ при различных условиях. Систематические работы этого направления имеют большое принципиальное теоретическое значение и открывают широкие перспективы для практического использования реакций между твердыми веществами. Достаточно вспомнить, что исходные фазы, полученные в условиях быстротекущих реакций, при сравнительно невысоких температурах способны затем быстро реагировать и спекаться.
Очевидно при этом, что для понимания сущности и закономерностей реакций в смесях кристаллических реагентов необходимо изучение механизма и закономерностей всех описанных выше составляющих эти реакции «элементарных» процессов и их взаимосвязей в практических условиях.
В последние несколько лет проведено много работ в области полиморфных превращений, образования и распада твердых растворов, диффузии в твердых телах, спекания, рекристаллизации. Однако теория этих процессов и способы управления ими разработаны еще недостаточно, а экспериментальные данные о них изобилуют существенными противоречиями. Это относится в особенности к таким важным, имеющим также самостоятельное техническое значение процессам, как спекание, особенно твердофазовое, и полиморфные превращения (например, превращения кремнезема, двуокиси циркония и др.).
В настоящее время в литературе можно встретить самые различные суждения о сущности и закономерностях процессов твердо-фазового и жидкостного спекания и их влияния на другие процессы, протекающие при нагревании кристаллических смесей, и дальнейшие фазовые изменения (например, появление жидкой фазы). Имеется по меньшей мере десять теорий процесса спекания. Справедливость какой-либо одной из них окончательно еще не доказана.
Недостаточно изучена роль дефектов решетки (в частности, связь между их типом и количеством и коэффициентом самодиффузии и диффузии), роль примесей и поверхностной диффузии в процессе спекания, его особенности при наличии в теле пор разных размеров, а также картина одновременного влияния различных факторов, например температуры и давления. Крайне мало изучены механизм и влияние на рассматриваемые процессы определенных газовых сред и вакуума.
Другие части: