Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2025(16))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 1. С. 179-184. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 179-184. Keywords: phase composition, opaque quartz glass, quartz sand, cristobalite, diffractogram Financing: The research was carried out with the support of the federal budget on the subject of the state assignment of the Branch of the St. Petersburg Institute of Nuclear Physics named after B. P. Konstantinov of the Kurchatov Institute Research Center— I. V. Grebenshchikov Institute of Silicate Chemistry 1024030700034-2-1.4.3. For citation: КоІоЬоѵ А. Yu., Sycheva G. A. Phase composition of opaque quartz glass synthesized by plasma melting from the sand of the Ramenskoye deposit, depending on the conditions of heat treatment // Transactions of the Коіа Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 1. P. 179-184. doi:10.37614/2949-1215.2025.16.1.032. Введение Основным и ключевым требованием при создании стекол, в том числе новых перспективных составов, является обеспечение условий, исключающих их кристаллизацию. Таким образом, исследование склонности к кристаллизации является неотъемлемой частью создания любого нового стекла. Были проведены многочисленные исследования свойств непрозрачного кварцевого стекла (НКС) и изделий на его основе [1-8]. Экспериментально авторами работы установлено постоянство химического и фазового состава выплавленных слитков НКС от центра до периферии (табл. 1). Таблица 1 Сравнительный химический и фазовый состав образцов кварцевого стекла с периферии и центра слитка Пробы кварцевого стекла, очищенного от шубы Fe2Os, % TiO2, % CaO, % Al2Os,% % <N О Si РФА Образец 1, центр 0,01 0,01 0,01 0,18 99,4 Аморфная фаза Образец 1, периферия 0,01 0,01 0,01 0,18 99,4 Аморфная фаза Образец 2, центр 0,01 0,01 0,01 0,20 99,4 Аморфная фаза Образец 2, периферия 0,01 0,01 0,01 0,21 99,4 Аморфная фаза Результаты Исходный раменский песок по фазовому составу состоит из низкотемпературной модификации кварца. Рентгенограммы полученного продукта плавки имеют характерную аморфную форму — широкая линия (гало) с угловой шириной 2Ѳ около 20° (рис. 1). Для кварцевого стекла характерно наличие ближнего порядка, то есть закономерности в расположении только для соседних атомов или молекул (1-10 А). А поскольку кварцевое стекло не имеет атомной решетки, то есть отсутствует периодичность в расположении атомов, то и нет четкой дифракционной картины и отдельных рентгеновских дифракционных отражений. Линия кварца на рентгенограмме может свидетельствовать о «непроплавлении» исходного кварцевого песка, а появление кристобалита объясняется спецификой режима плавки (подробнее см. рис. 1). Образование «непроплава» — во многом субъективный и человеческий фактор, нивелировать который можно переходом на автоматизацию и дополнительный контроль за работой плавильщиков. При плавке разных фракций кварцевого песка —мелкой (менее 0,2 мм) и крупной (более 0,2 мм) — различия с помощью химического анализа, РФА и петрографии обнаружены не были. Отличие наблюдалось в процессе плавки (разные вольтамперные характеристики) и по внешнему виду готовых слитков кварцевого стекла после охлаждения (рис. 2). Таким образом, разделение кварцевого песка на фракции нецелесообразно (дополнительные затраты, дополнительная регулировка на плазмотронах). Рентгенограммы исследуемых образцов кварцевого стекла получены при комнатной температуре на настольном рентгеновском дифрактометре «Дифрей-401»: угол для рентгеновской трубки 15°, угол для детектора 20°; напряжение на рентгеновской трубке 25 кВ, ток 5 мА; материал анода рентгеновской трубки Cr. © Колобов А. Ю., Сычева Г. А., 2025 180