Силикаты. Часть 4

Высокая напряженность поля иона лития, которая ведет к сжатию стекол, выражается в определенной тенденции литиевых стекол к расстек-ловыванию. Литийсодержащие закристаллизованные стекла получили большое и разнообразное техническое применение [846—848]. Такие стекла могут быть различными по составу. Содержание Li2O в них колеблется от 5,5 до 15%; Al2O3 — от 2 до 25%(отношение Al2O3:Li02 не должно превышать 1,7) при содержании SiO2 от 60 до85%; Na2O + К2O — не более 4%; ZnO + SrO + CdO + BaO + РbО и др. — не более 4%.

Кроме того, в эти стекла вводят в незначительных количествах AgCl (0,001 — 0,3%) или 0,03 Аи или Pt (в виде хлоридов), 0,005 — 0,05% Ce02, Sb2O3 или др. [849]. Температура варки стекла около 1400° С [850].

Некоторые типичные области составов стекол в этих системах Li2O — Аl2O3 — SiO2 и надлежащих катализаторов наряду с образующимися кристаллическими фазами приведены в табл. 53.

Химический состав кристаллических фаз является одним из важнейших факторов, определяющих свойства стеклокристаллических материалов [851]. В системе Li2O — Al2O3 — SiO2 имеется значительная область стекол, катализированных TiO2 и кристаллизующихся до 3-сподумена, 8-эвкриптита или твердых растворов. Полученные при этом стеклокристаллические материалы имеют низкое тепловое расширение, высокие химическую устойчивость и механическую прочность. Характерно, что некоторые из этих материалов с главной кристаллической фазой 6-эвкриптитом прозрачны и имеют очень малое расширение. Это необычайное свойство является следствием отсутствия пористости и пустот малого размера кристаллов (200— 400 А), оптически являющихся почти изотропными, отсутствия светорассеяния на границе зерен и близкого соответствия между показателями преломления кристаллов и стекловидной фазы.

Яндер и Вурер [330] осуществляли реакции в смесях MgO с SiO2, при молярных соотношениях 2:1 и 1:3 и температурах 1100 и 1170° С. Определяя состав продуктов обжига путем избирательного растворения (с помощью водных растворов солей аммония и разбавленной соляной кислоты) и рентгенографически, авторы показали, что первичным продуктом реакций в указанных смесях независимо от их состава является Mg2Si04. Этот факт, вполне обоснованный термодинамически [327], может быть объяснен прежде всего более простым строением кристаллической решетки форстерита, которая состоит из изолированных тетраэдров SiO4, тогда как для образования метасиликата магния необходимо сочленение этих тетраэдров в цепи. Скорость роста зерен- ортосиликата магния поэтому значительно больше, чем метасиликата.

Рис. 161 характеризует различие в скоростях образования форстерита (Mg2Si04) и метасиликата MgSi03).

Изучение кинетики реакций

показало [314], что скорость первой из них во много раз больше, чем второй; это обстоятельство, естественно,также способствует первичному образованию форстерита.