Силикаты. Часть 3
Введение Al2O3 в состав щелочносиликатно-го стекла приводит к тому, что катионы Аl3+ случайно замещают катионы Si4+ во всей массе стекла. Подвижность ионов Al3+ весьма мала, поэтому при должной скорости охлаждения стекла ионы Al3+ не имеют возможности перегруппировки, т. е. в таких условиях не образуются кристаллические центры, поскольку ионная группировка в стекле не соответствует ионной группировке в кристаллах. В последнее время гомогенно закристаллизованные разновидность стекол стали играть значительную роль1. В литературе описаны два основных типа технически важных закристаллизованных стекол, относящихся к системам Li2O — Al2O3 — SiO2 и MgO — Al2O3 — SiO2.
Из тройных силикатных систем большой интерес представляет система Li2O — Al2O3 — SiO2. Фазовые превращения в этой системе исследованы Роем и Осборном [653] как при температуре ликвидуса, так и значительно ниже температуры солидуса по линии между соединениями эвкриптит — кремнезем.
В гидротермальных условиях при высоких температурах и давлениях были синтезированы сподумен, петалит и эвкриптит.
В системе Li2O — Аl2O3 — SiO2 были выявлены две интересные области, в которых установлено отрицательное термическое линейное расширение [654]. Петрографические и рентгеноструктурные исследования опытных образцов указали на присутствие в этих областях трех основных кристаллических фаз, каждая из которых является твердым раствором: 6-эвкриптита, Li2O3-Al2O3-SiO2, β-сподумена, Li2O-Al2O3-8SiO2 и неустановленной кварцеподоб-ной фазы. Для области, в которой основной кристаллической фазой был твердый раствор 6-эвкриптита, линейное термическое расширение изменялось от О до 0,38%, т.е. было отрицательным; то же наблюдалось и для области сподумена — термическое расширение изменялось от 0 до 0,004%. В этой системе имеются составы, термическое расширение которых в интервале температур 0 — 600° С равно нулю.
На рис. 160 показаны области составов в системе Li2O — Al2O3—SiO2, обладающие отрицательным линейным термическим расширением. По данным Кларка [665], петалит Ll20-Al2O3-8SiO2 начинает диссоциировать на β-сподумен и стекло при t ≈ 1000° С, образуя материал с коэффициентом линейного расширения 19 * 10-7. Нагревание до 1100° С вызывает необычное изменение расширения в тем отнешении, что оно выражается прямой линией и по величине становится равным расширению плавленого кварца.
Вследствие этого петалит возможно применять в производстве керамических изделий (кордиеритовых, муллитовых и глазурей), устойчивых при резких изменениях температуры. Сподумен (температура плавления его 1423° С) в керамических массах способствует образованию муллита, повышает прочность изделий и является идеальным соединением для получения мягких и блестящих глазурей [656]. Сподумен может служить ценным источником для получения Li2O и А
l2O3.
Использование сподумена и других силикатных соединений лития в стекольной технологии позволяет получить стекла, поглощающие инфракрасное излучение. Окись лития увеличивает возможность получения так называемых «сжатых» или «сконденсированных» стекол, т. е. стекол с более высокой плотностью [657].
Другие части: