Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Введение Возможность получения прозрачных ситаллов с низкими значениями термического расширения на основе стекол алюмоборосиликатных систем, содержащих фториды, связывается с их микроликвационной структурой, способствующей получению мелкозернистой ситалловой структуры [1-6]. Особенностью прозрачных ситаллов является близость значений структурных параметров, термических свойств, показателей преломления остаточной прозрачной стеклофазы и наноразмерных кристаллов, выделяющиеся при низкотемпературной термообработке стекла. Такое сочетание свойств стекла и кристалла способствует малому рассеянию и отражению света в стеклокристаллическом материале [7]. Целью данной работы является изучение процессов кристаллизации стекол кордиеритового состава, в которых оксид алюминия A l 2 O 3 замещен эквимолярным количеством B 2 O 3 . Кристаллизация проведена одноступенчатым режимом термообработки стекол в области температур от 500 до 800 °C. Выявлена последовательность и характер кристаллизации стекол, условия фазового разделения, термические свойства стекол и стеклокристаллических материалов системы (MgO-AhO 3 )-B 2 O 3 -SiO 2 . Результаты При исследовании процессов стеклообразования установлено, что стекла образуются в области высокого содержания SiO 2 , которая расположена между псевдобинарными системами (MgO-AhO 3 )- B2O3 и (MgO-AhO 3 )-SiO 2 концентрационного треугольника [8]. Прозрачные стекла в псевдобинарных системах получаются при содержании до 38 мол. % MgO-AhO 3 (для силикатной системы) и до 52 мол. % MgO-AhO 3 (для боратной системы). Непрерывность и расширение области стеклообразования прозрачных стекол в псевдотройной системе объясняются совместным введением A l 2 O 3 , B 2 O 3 и MgO, создающих необходимые условия для координационных переходов алюминия и бора. Возможность образования помимо алюминатных комплексов [AlO 4 / 2 ] 2 -Mg2+ в структуре силикатного стекла боратных комплексов [BO 4 / 2 ] 2 -Mg2+ с высокой ионной связью с катионом M g2+ способствует построению боратных, алюминатных и силикатных групп единого пространственного каркаса, увеличивающего область образования стекол при тех же условиях охлаждения расплавов [7, 8]. Для синтеза стеклокристаллических материалов с заданными свойствами исходные стекла были подвергнуты тепловой обработке в области Tg-Tf, определенной методом дифференциально-термического анализа. Кристаллизация стекол проведена в изотермических условиях в течение 120 мин. Исследовалась однократная ступенчатая кристаллизация стекол составов, содержащих (мас. %): MgO — 13,4; AhO3 — 34; SiO 2 — 29,9^35,1; B 2 O 3 — 17,42^23,04; MgF2; CaF2 — 1. На рисунке 1 приведены электронно-микроспические снимки одноступенчатой тепловой обработки стекол при температурах от 550, 600, 700 и 800 оС. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 46-51. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 46-51. 1 2 3 4 Рис. 1. Микроструктура термообработанных стекол при температурах (°C): 1 — 550; 2 — 600; 3 — 700; 4 — 800 (выдержка 2 ч) Как видно из представленных микроскопических снимков исследованных стекол, при низкотемпературной термообработке стекла образуется термодинамически выгодные условия для образования большого количества нанокристаллов (см. рис. 1). Размеры кристаллов доходят © Еганян Д. Р., Кумкумаджян Е. В., Галоян К. К., Гаспарян Л. А., Манукян Г. Г., Князян Н. Б., 2023 47