автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.11, диссертация на тему:Фазовые равновесия в системах "ортофосфат магния - фторапатит" и "ортофосфат магния -анорит" и разработка на их основе стекол и ситиллов

Чшн^^ЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ О РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

N ТАШКЕНТСКИЙ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ✓ _

На правах рукописи УДК 666. 11

(ЯОДРасЛ

БАБАХАНОВА Зебо Абдуллаевна

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ "ОРТОФОСФАТ МАГНИЯ - ФТОРАПАТИТ" И "ОРТОФОСФАТ МАГНИЯ - АНОРТИТ" И РАЗРАБОТКА НА ИХ ОСНОВЕ СТЕКОЛ И СИТАЛЛОВ

Специатьность 05.17.11 - Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ташкент-1999

Работа выполнена на кафедре "Технология силикатных веществ" Ташкентского химико-технологического института.

Научный руководитель: кандидат технических наук АРИПОВА М.Х.

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки

Республики Узбекистан, доктор химических наук, профессор СИРАЖИДДИНОВ H.A.

Доктор технических наук, профессор АБДУВАЛИЕВ Т. А.

Ведущая организация: АО "Ташкурилишматериаллари" ЛИТИ

Защита состоится " января 2000 г. в ^ часов на заседании

специализированного Совета Д.067.24.01 при Ташкентском химико-технологическом институте по адресу: 700007, г. Ташкент, ул.Х. Абдуллаева , 41, библиотека ТашХТИ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ташкентского химико-технологического института по адресу: 700007, г. Ташкент, ул. X. Абдуллаева, 41.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью, просим направить по адресу: 700029, г. Ташкент, ул. Узбекистанская, 15, ТашХТИ, ученому секретарю специализированного Совета Д.067.24.01.

Автореферат разослан " 10" _ декабря 1999 г.

Ученый секретарь специализированного Совета, доктор технических наук уукххм/у^.—ИСКАНДАРОВА М.

Аиъй Ъ-А О

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время разработка новых конструкционных материалов - стекол и ситаллов является одним из актуальных направлений современного развития химии и технологии силикатов. В частности, стеклокристаллические материалы, получаемые путем направленной кристаллизации стекол, отличаются от других силикатных материалов комплексом полезных физико-химических свойств, таких как повышенная прочность, твердость, термо-, износо- и химическая стойкость. Однако, несмотря на эти преимущества ситаллов, в Узбекистане до сих пор практически не налажено их производство. В соответствии с этим возникла необходимость разработки составов стекол и стеклокристаллических материалов для различных целей на основе реактивных и местных сырьевых ресурсов.

При разработке новых составов стекол и стеклокристаллических материалов с заранее заданными свойствами исследованность диаграмм состояния имеет важное значение как в теоретическом, так и в практическом плане. В частности, изученность фазовых равновесий в фосфатных и алюмосиликатных системах важна при определении фазовых превращений крайних и промежуточных фаз системы, их эвтектических точек, для изучения микро- и макроструктуры кристаллизующихся фаз, а также их физико-химических свойств. В практическом плане они позволяют выявить составы с минимальной температурой плавления и кристаллизации, заранее прогнозировать и регулировать свойства разрабатываемых материалов.

Системы типа "Ортофосфат магния-фторапатит" и "Ортофосфат магния-анортит" весьма перспективны как основы для синтеза высокоэффективных новых материалов для различных целей. В соответствии с этим возникла необходимость исследования их фазовых равновесий.

Выбор ортофосфата магния, фторапатита и анортита в качестве исходных компонентов при разработке стекол и ситаллов вызван тем, что они являются весьма устойчивыми фосфатными и силикатными соединениями, к тому же обладают высокими физико-химическими параметрами.

Цель работы. Экспериментальное и теоретическое построение диаграмм состояния двойных систем "Ортофосфат магния-фторапатит" и "Ортофосфат магния-анортит" с целью разработки на их основе высокоэффективных составов стекол и ситаллов с заданными свойствами из местного сырья и отходов промышленности.

В соответствии с намеченной целью были поставлены следующие задачи:

-изучение фазового равновесия в системах "Ортофосфат магния-фторапатит" и "Ортофосфат магния-анортит" экспериментально-расчетным путём;

- выбор оптимальных составов масс для получения стекол и ситаллов с заданными и регулируемыми свойствами;

- разработка технологических параметров их производства;

- изучение микроструктуры получаемых стекол и ситаллов;

- исследование физико-механических свойств получаемых материалов;

- определение условий кристаллизации ситалловых масс с высокими эксплуатационными характеристиками;

- математическое планирование экспериментов; ■

- практическое использование полученных результатов;

- оценка эффективности производства разработанных стекол и ситаллов.

Объекты исследований. Для реализации вышеизложенных целей и задач

объектами исследований выбраны:

- ортофосфат магния, фторапатит и анортит, полученные на основе реактивного сырья синтетическим путём;

- эвтектические и околоэвтектические смеси, получаемые на их основе стекла и ситаллы;

- стекла и ситаллы, полученные в лабораторных и производственных условиях как на основе реактивного, так и на основе природного сырья;

- изделия и детали, изготовленные на основе разработанных материалов и предназначенные для применения в быту и технике.

Научная новизна. Впервые проведены исследования фазового равновесия в двойных системах "Ортофосфат магния-фторапатит" и "Ортофосфат магния -анортит". Установлено, что данные системы относятся к простому эвтектическому типу без образования химических соединений и твердых растворов. В системе Г^ДРО^-Саз^О.)]^ эвтектической точке соответствуют температура ] ]40"С и состав 67,5 мас.% 1У^,[Р04]2 и 32,5 мае.'% Са5[РО.,],Р. В системе Мц^РО^-СаАЬЬ'ьОк эвтектическая точка соответствует составу 53 мас.% Мё1[Р04Ъ и 47 мае. % СаА^^О« с температурой эвтектики 1220 "С.

Выявлена морфологическая особенность образцов эвтектических, до- и заэвтектических составов, кристаллизуемых из расплава и из стекла. Изучение микроструктуры синтезированных образцов эвтектических составов показывает наличие однородной мелкозернист ой стеклокристаллической структуры. Микроструктура закристаллизованных стекол до- и заэвтектических составов подобна эвтектической, т.е. является квазиэвтектической. Этим доказана возможность получения на основе изученных систем продуктов с равномерно распределенными составляющими в до- и заэвтектических составах.

Для стекол системы \^з[Р04]2-СаА125|208 изучены диаграммы "Состав-плотность" и "Состав-ТКЛР" с использованием методов математического планирования.

Для стекол, синтезированных на основе природного сырья, отвечающих эвтектическому и близлежащим к эвтектике составам определены показатель преломления, плотность, ТКЛР, микротвердость, химическая устойчивость и

формования получены фильеры для макаронного производства из стеклокристаллического материала на основе системы "Ортофосфат магния-анортит", отличающиеся высокими физико-техническими и эксплуатационными свойствами.

Выявлено влияние химического состава на физико-химические свойства и структуру стёкол оптимальных составов, предложена структурная интерпретация полученных результатов, что является справочным материалом при разработке новых конструкционных материалов.

Практическая ценность работы. Впервые изученные диаграммы состояния двойных систем "М§з[Р04]2-Са5[Р04]зР"и "М§з[Р04]2-СаА1281208" существенны для химии и технологии фосфатных и фосфоалюмосиликатных стёкол и других материалов подобного типа, представляющих интерес для приготовления различных деталей и изделий строительно-бытового и технического назначения.

Шихта с содержанием СаА^гОв - 37, 42, 47, 52 и 57 мас.% и с температурой плавления 1255, 1242, 1220, 1286 и 1325° С была использована для получения стекла и стеклокристаллических материалов в системе Ру^з[Р04]2 -СаА1281208. Разработанные стекла и ситаллы характеризовались высокими физико-химическими свойствами.

На основе системы М§з[Р04]г - СаА1251208 с использованием местных сырьевых ресурсов - каолина Карнабского, доломита Шаугазского месторождений и фосфоритной муки получено стекло светло-зеленого цвета, которое рекомендовано для получения стеклоизделий хозяйственно-бытового и декоративного назначений. Экономическая эффективность выпуска 1 тонны стекломассы составила 19695 сум.

Разработаны ситаллы на основе системы !^5[Р04]2 - СаА1251208, получаемые однократной термообработкой стекла на основе природных сырьевых материалов, которые рекомендованы как износостойкие и термостойкие материалы для применения в качестве фильеров для макаронов в пищевой

технологии методом термопластического

промышленности. Экономический эффект от выпуска стеклокристаллических фильеров в количестве 1000 штук составляет 98920 сум.

Практическая ценность данной разработки состоит в понижении температуры варки стекол, в сокращении количеств термообработок при получении ситаллов, а также в широкой доступности и дешевизне используемых сырьевых материалов. Использование разработанных составов и технологий позволит перейти на производство данных материалов в местных условиях, что является решением важной народнохозяйственной проблемы.

Реализация работы. Опытная партия декоративных стекол выпущена на опытно-промышленной базе Акционерного объединения "Оникс". Стекла характеризовались хорошим проваром, достаточным интервалом выработки и удовлетворяли основным .требованиям, предъявляемым к материалам хозяйственно - бытового и декоративного назначения.

Выпущена опытная партия ситалловых изделий в условиях СП "Инструменты и формы" НПО "Технолог" в виде фильеров для макаронных изделий. Разработана технология получения ситалловых изделий методом горячего литья. Определены оптимальные параметры формования и термической обработки изделий.

Экономический и социальные эффекты данной разработки выражаются в использовании широкораспространенных и недорогих сырьевых материалов, технологичностью и простотой изготовления изделий, характеризующейся низкой температурой варки стекла и высокой скоростью объёмной кристаллизации, высокими физико-техническими свойствами и прежде всего малой истираемостью разработанного ситалла.

Апробация работы. Результаты работы докладывались:

1. На международной конференции "Наука и образование - эффективные рычаги реализации стратегии Казахстан-2030", проведенной в Южно-Казахстанском государственном университете им. М. Ауезова, г. Шымкент, 1998 г.

2. На II и III Республиканских научных коллоквиумах Государственного Комитета по науке и технике и Высшей Аттестационной Комиссии при Кабинете Министров Республики Узбекистан "Независимость Узбекистана-залог развития науки и технологии", г. Ташкент, 1997 - 1998 гг.

3. На Республиканской научной конференции "Актуальные проблемы химической технологии", проведенной в Ферганском политехническом институте, г.Фергана, 1998 г.

4. На VII и VIII Научно - теоретической и технической конференции про-

фессорско - преподавательского состава, аспирантов, научных сотрудников и студентов Ташкентского химико-технологического института, г. Ташкент, 19981999 гг.

Публикации. По результатам работы опубликовано 10 научных работ, в том числе 7 статей и 3 тезиса.

Структура ■■ объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 7 глав, обсуждения результатов, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержание работы изложено на 144 страницах машинописного текста (без приложения 128 страниц), содержит 21 рисунков и 24 таблиц. Список литературы включает 130 наименований отечественной и зарубежной литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика работы, обоснована актуальность, " научная новизна и практическая ценность проведенных разработок.

Литературный обзор содержит в себе исследования структурообразования в фосфатных и фосфоалюмосиликатных системах, воздействия фазового состава на стеклообразование и кристаллизацию, особенностей формирования стеклокристаллических материалов и возможности их применения в различных целях.

Исходные материалы и методика расчета состава шихт. В исследуемых двойных системах исходные компоненты-ортофосфат магния Мц^РО^г, фтор-апатит Са5[Р04]зР и анортит СаА^ЬОи были синтезированы путём твердо-фазового спекания с использованием реактивного сырья: МцСОз, [ЫН4]2НР04, СаСОз, СаРг, АЬОз и БЮг марки "ч.д.а.", "ч." и "технический". Помимо ука-

Таблица 1

Химический состав природных материалов

Вид сырья Содержание компонентов, мас.%

ЯЮ2 А120, РгО, СаО МйО №20 к2о 1-с20, тю2 If.ii.ii.

Каолин Карнабский 47,48 33,99 0,04 0,91 1,32 0,08 2,77 1,59 0,32 11.50

Доломит Шаугазский 1,46 0,34 0,04 18,27 29,29 - - 0,16 0,02 50,42

Фосфоритная мука 2,28 1,15 40,33 53,60 - 0,43 0,16 0,08 - 0,97

занных материалов при получении стекол и ситаплов в полупромышленных условиях были использованы: фосфоритная мука, каолин Карнабского и доломит Шаугазского месторождений, составы которых приведены в табл. 1.

Методика изучения диаграмм состояния. Для построения диаграмм состояния двойных систем М§з[Р04]2-Са5[Р04]зР и Mgз[P04]2-CaAl2S¡20g использовался статический метод отжига и закалки, заключающийся в фиксации равновесных при данной температуре фаз в системе и последующего определения их состава и содержания в системе. Первую операцию - плавление и отжиг двухкомпонентных смесей различных составов осуществляли на нагревательном микроскопе МНО-2 (Цесс,Германия) с различной выдержкой при температуре равновесного состояния системы. Вторая операция-закалка, осуществлялась сбрасыванием образца из печи в холодную воду. При этом происходит фиксация того состояния, в котором образец находится при температуре выдержки.

Методика изучения фазового состава и физико-механических • свойств образцов. Третья операция заключалась в микроскопическом, рентгенографическом и других методах анализа закаленных образцов с целью определения содержания в них фаз и их вещественного состава.

В связи с некоторой летучестью Р и Р2О5 в области высоких температур, контроль стехиометрии осуществлялся взвешиванием образцов до и после обжигов, проведением химических анализов продуктов после термических опытов в микропечи и введением соответствующих поправок к составу при их повторном синтезе.

Фазовый состав как индивидуальных веществ, так и многофазных продуктов термообработки контролировался кристаллооптическим, рентгенографическим, ИК - спектроскопическим, термографическим, электронно-микроскопическим, химическим и другими методами анализа.

Кристаллизационная способность стекол изучалась методом массовой кристаллизации в интервале температур 650-1100 °С.

Физико-механические свойства образцов: плотность-определялась пикнометрически, микротвердость испытывали на приборе ПМТ-3, линейное термическое расширение - на вертикальном кварцевом дилатометре ДКВ-4.

СИНТЕЗ И ИССЛЕДОВАНИЕ М&>1Р04]2,Са5|Р04ЬГ и СаАДОзО«.

Твердофазовый синтез и исследование низкотемпературной р-моднфнка ции М$»э|Р04]2. Ортофосфат магния является малоизученным соединен пел системы М£0-Р203. Он имеет по литературным данным две полиморфны!

модификации. Низкотемпературная модификация по результатам закалочных опытов устойчива до 1055°С, затем переходит в высокотемпературную модификацию, что сопровождается увеличением объема. Ортофосфат магния плавится конгруентно при 1357 "С.

Твердофазовое взаимодействие MgCC>3 и [NHtkHPC^, как показало дифференциально-термическое исследование смеси, сопровождается эффектами при 105, 180, 330, 400, 530 и 710 °С. Эндотермический эффект при 105 °С отражает удаление гигроскопической влаги. Эндотермический эффект при 400 °С обусловлен завершением удаления аммиака и кристаллизационной воды. Происходящее при этом разложение можно описать суммарным уравнением: [ЫНЖНРО,—► l/2P20s + 2NH3 + 3/2H20 В интервале 500-640 °С наблюдается эндотермический эффект, соответствующий процессу разложения углекислого магния. В связи с этим при твердо-фазовом синтезе следует допускать образование оксида магния и его взаимодействие с оксидом фосфора только выше 710 °С.

MgCOj —* MgO + С02 3 MgO + 2 [NH4]2HP04 —* Mg3[P04]2 + 4 NH3 + 3 Н20 Для удаления гигроскопической влаги исходные вещества предварительно высушивали в сушильном шкафу. Перемешивание компонентов осуществлялось мокрым способом в среде ацетона. Предварительную"4 термообработку ши..гы производили в интервале температур от 710 до 900°С в течение 2 ч. Затем формовали таблетки диаметром 20 мм и толщиной 10 мм. Заключительная термообработка образцов проводилась в электрической печи при 900-1000°С в течении 0,5; 6; 12 и 24 ч.

С помощью кристаллооптического, рентгенофазового и электронно-микроскопического анализов осуществлялся контроль завершённости синтеза. Микроскопический анализ, произведенный иммерсионным методом, показал однофазность образцов, полученных при 6-24 ч. выдержке. Образцы, обожженные при температуре 900° С, наряду с аналитическими линиями исходных непрореагировавших компонентов имели линии, характерные для низкотемпературной модификации ортофосфата магния. Дифрактограммы образцов, обожженных при 1000"С с выдержкой в течении 6 ч. и более по величинам межплоскостных расстояний и их интенсивности соответствуют р -модификации М&[Р04]2 (d, нм-1, %: 0,430-40; 0,412-80; 0,383-100; 0,343-100; 0,300-40; 0,250-40; 0,242-40; 0,239-60; 0,219-40; 0,168-40).

Исследования показали, что синтезированная фаза относится к моноклинной сингонии. Морфология кристаллов низкотемпературной модификации

ортофосфата магния крупнозернистая, с преобладанием кристаллов гексагональной формы. Средние размеры кристаллов составляют от 3x6 до 6x12 мкм.

Определены показатели преломления, термический коэффициент линейного расширения, химическая устойчивость и плотность ^-модификации М^рЧЭДг, значения которых приведены в табл. 2.

Таблица 2

Физико-химические свойства р -модификации Mg3[P04]2

Наименование показателя Значение показателя

Плотность, кг/м3 2740

Показатели преломления: п„ 1,546

Пр 1,540

ТОР, град"1: 20-200 14,41o"6

20-400 14,91o"6

20-600 I5310"6

Химическая устойчивость в % INNaOH 97,5

по отношению к 1 NHC1 98,2

Синтез и исследования фторапатита. Синтез фторапатита осуществляли методом твердофазового спекания стехиометрической смеси (NH^jHPO.), СаСОз и СаИг- При этом реакция синтеза фторапатита проводилась двухстадийно - с изотермическими выдержками при 1000" С в течении 1-24 ч. и при 1200" С - в течении 1-4 ч., с целью получения фторапатита Ca5(PO.i)jF без примесей витлокита Саз(Р04>2.

Результаты микроскопического и рентгенографического анализов показали, что продукт термообработки представляет собой фторапатит (d, нм-1, %: 0,281 -100; 0,277-40;0,270-60 и 0,186-60). Габитус поликристаллов фторапатита-призматические зерна. Размеры кристаллов колеблются в пределах от 1x1 до 4x5 мкм.

Кристаплооптические параметры полученного продукта: п„=1,632, пс=1,630 и плотность d=3180 кг/м3. Эти данные хорошо согласуются с соответствующими литературными данными фторапатита. Полученные нами данные по синтезу и изучению свойств фторапатита однозначно свидетельствует об отсутствии его полиморфных модификаций.

Синтез и изучение анортита. Анортит CaAl2SÍ20* был получен путём твердофазового спекания смеси СаСОз, А12Оз и SiC>2. Интенсивное образование анортита при твердофазовом синтезе происходит при 1300-1400° С. Полу-

ченные продукты по результатам рентгенофазового (с),нм-1, %: 0,253-25; 0,31830; 0,320-100; 0,327-30) и микроскопического методов анализа представляют собой триклинную модификацию анортита. Свойства полученных продуктов: оптические показатели пЕ =1,585 и пр=1,575, плотность с!=2770 кг/м3 и другие соответствуют литературным данным анортита. Кристаллы анортита имеют удлиненную призматическую форму. Размеры кристаллов анортита от 0,3x3 до 1x15 мкм.

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ "ОРТОФОСФАТ МАГНИЯ - ФТОРАПАТИТ" И 'ОРТОФОСФАТ МАГНИЯ - АНОРТИТ".

При разработке новых стекол и стеклокристаллических материалов по низкотемпературной технологии всё большее значение приобретает правильный подбор матрицы в лице алюмосиликатных веществ и вид плавня в виде вводимых фосфатных группировок. '

В данной части работы впервые приводятся результаты изучения фаз в бинарных разрезах 1У^зР208 - Са5Р30|2Р и ¡\^3Р208 - СаАЬБ^Ои, фигуративно • находящиеся в шестикомпонентной системе №^0-Са0-СаР2-А1203-8Ю2-Р205.

Выбор нами для физико-химического исследования этих систем, где одним из компонентов является ортофосфат магния, другим - фторапатит или анортит, обусловлено тем, что присутствие последних с температурами конгруэнтного плавления 1630 и 1550°С придает керамическим материалам такие ценные физико-технические свойства, как повышенную прочность и твердость, сопротивление к истиранию и химическую устойчивость. С другой стороны присутствие ортофосфата магния с температурой плавления 1357"С должно привить им свойства плавня, обеспечить получение легкоплавящихся шихт стекол и легко кристаллизующихся ситаллов с заданными и регулируемыми свойствами.

Экспериментальное изучение диаграмм. При построении диаграммы состояния в системах М£3[Р04]2 - Са5[Р04]3Р и М£3[Р04]2-СаА128Ь08 было изучено по 15 составов. Соотношение компонентов варьировали через 10%, а вблизи эвтектической точки - 1,5%. Исходные компоненты в требуемых соотношениях измельчали до тонкодисперсной смеси. Затем из нее были отформованы образцы правильной геометрической формы с использованием временной связки. Определение температуры плавления смесей системы "Ортофосфат магния-фторапатит" осуществляли на нагревательном микроскопе МНО-2 (Цесс,Германия). Температуру плавления определяли по температуре

появления жидкой фазы, сопровождавшейся потерей геометрической формы опытного образца. Продукты резкой закалки были изучены кршлаллоотнческим, рентгенофазовым и электронно-микроскопическими методами анализа.

Система "Ортофосфат магния - фторапатит". При исследовании фазовых равновесии в данной системе исходными компонентами служили предварительно синтезированные Mgj[P04J2 и Caj[PC>4]]F.

Рентгенограммы образцов, закаленных Хфи близких к ликвидусу температурах, подтверждают результаты кристаллооптического анализа. Из полученных данных следует, что в составах с содержанием от 100 до 67,5 мае. % MgjJPOjJi из рятчи)" первыми выделяются кристаллы ортофосфата магния. Дальнейшее уменьшение дали МйРЮ^ привадит к выделению в качестве первичной фазы кристаллов фторапатита.

Система Mg5IP04]r- Caj[P04J3F относится к простому эвтектическому типу без образования химических соединений и твердых растворов (рис. I, а). Эвтектика, плавящаяся при 1140"С, отвечает составу 67,5 мас.% Mgj[P04]2 и 32J5 мас.% Cai[P04]3F.

Система "Ортофосфат магння-апоргтит*". В качестве исходных компонентов при изучении этой системы послужили предварительно синтезированные .HgjfPOJi и CaAliSiA-

Оптический и рентгенофазовый анализ изученных составов показал, что в образцах с 47-100%-ным содержанием CaAl2Si20» в качестве первичной фазы выделяются кристаллы анортита. В образцах с содержанием 53-100% MgjlPOJz первыми выделяются кристаллы ортофосфата магния.

На основе проведенных исследований построена диаграмма фазового равновесия Mg.| PO^r-CaAbSi^Os (рис. 1, б), представляющая собой простую эвтектическую систему. Температура плавления эвтектики 1220°С. Химические соединения и твердые растворы в системе не образуются. Состав, эвтектической точки - 53 мае. % Mg3[P04]: и 47 мае. % CaAbSbO*.

Опрслсление диаграмм расчетным путём. Наряду с экспериментальным изучением вышеприведенных сложных бинарных разрезов шестикомпонентной системы MgO-CaO-CaFrAl^Oj-SiOz-P^Oj была проведена работа по построению диаграмм состояния расчетными путями. - пользуясь термодинамическими данными и способами Epstein L.F. и Howlond W.H., Bradley RS-, Горшкова B.C. и Викторова Н.М. Все четыре рассмотренных способа, полностью оправдавшие себя в простых бинарных системах с эвтектикой (из расплава кристаллизуются только чистые компоненты), недостаточно

приближенно к экспериментальным данным описывают кривые ликвидуса рассматриваемых систем. Поэтому в формулу Epstein L.F. и Howlond W.U. нами были введены поправочные коэффициенты k | и к2, при этом формула приобрела вид:

IgX|=N|/ к](1-Т|/ Т) Ig X^N./Ml-T./T). где Х| и Хг - мольные доли компонентов в смеси; N[ и N; - число атомов в молекуле компонента; Ti и Т2 - температуры плавления компонентов, К; ki и к2 - коэффициенты. Построенные теоретическим путем диаграммы состояния систем Mgj[POtJr-Са5[Р04]зР и Mg3[P04]2-CaAl2Si20, также приведены на рис. 1(а и б).

Микроструктура кристаллизующихся в системе фаз. Визуальный осмотр

образцов систем MgjfPC^lrCajfPOJjF и MgjfPOJrCaAbSiiQb закаленных «о

■

воздухе показывает наличие различий в их стехлообразованни и кристаллизации. Так, в образцах системы Mg3[P04]rCa5[PQi]jF при закалке на воздухе происходит мгновенная спонтанная кристаллизация. В другой системе Mgi[POtk-CaAl2Si2Oj в двухфазной области имеет место переохлаждение рзспяаяд в стеклообразном состоянии. Поэтому образцы данной системы подвергались двухстадийной принудительной термообработке.

Изучение характера спонтанной и принудительной кристаллизации распиавеа в изучаемых системах показывает наличие существенных различий в морфологии закристаллизованных крайних фаз и двухфазных образцоа. Морфология Mg3[P04]2, CajfTOaJjF и CaAl2Si2Oj (рнс. 2, а-в^крупнотерннстая.

Закристаллизованные образцы эвтектического и околозстехтического состава в системе Mg3[P04]2 - Ca3[P04]jF имеют крупнокристаллическую егруктуру. Многочисленные опыты показали, что в данной системе затрудвеяо тгзучегаие материалов с достаточно плотной и мелкокристаллической структурой, чгга является обязательным условием получения высвжтффотгшшя: сгеклокристаллических материалов.

Продукты кристаллизации в системе MgjfPQjb - CaA№hQi в двухфхваш области имеют мелкокристаллическую структуру с рззкерзмп цшзшз ш 0,1x0,1 до 0,3x0,3 мкм (рис. 2, г). Полученные змцхтнА мщрофшщ рафии напоминают структуру металлических сплавов эвтектического типа. Наиболее мелкая и однородная микроструктура присуща образцам татошташ сшгт Следует отличать микроструктуру обрэтцез, полученных из paancssa и ига стекла. В первом случае структура состоит из эвтектики пазос отдгашшж кр^пь

1100

б

Жщцюсгь

О^Жвдкосгь+

ж-*!?»*^^. А,> Анортит

1220

Оргафэа|нт ш гния+Ллоргиг

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

М8,[РО,], Мае. % Са5[Р04],Р

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1«)

Мё,[Р04], Мае. % СаА128ьО„

Рис. 1.Диаграммы состояний систем М§з[Р04]2-Са5[Р04]зР (а) и К%з[Р04]2-СаА1251208 (б): 9 экспериментальные и ^расчетные данные.

М'Ж

у

Рис.2. Электронные микрофотографии Mgз[P04]2 (а), Саз[Р04]зР (б), СаА1251208 (в) и ситалла (г), 6000х.

пых кристаллом ичбьпочкой фазы. Микроструктура же закристаллизованного стекла подобна эвтектической, т.е. является квазиэвтектической. В данном случае микроструктура слагается из собственной эвтектики и

эвтектикоподобных утолщенных зерен избыточной фазы, что является важным в плане получения силикатных материалов с равномерно распределенными составляющими.

Характер изменения микроструктуры и размера кристаллов при переходе от крайних составов к двухфазным подтверждает правильность отнесения изученпых систем к эвтектическому типу.Равномерная и наиболее мелкая структура типа срастания, характерная для сплавов эвтектического типа у эвтектических составов и увеличение размера кристаллов при изменении состава даже на 2,5 % косвенно подтверждает правильность определения эвтектических точек.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКОЛ И СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ИЗУЧЕННЫХ СИСТЕМ

Выбор оптимальных составов масс для синтеза стекол и стеклокристаллическнх материалов. Физико-химический аспект подбора оптимальных составов для получения стёкол и ситаллов заключался в использовании особенностей диаграмм состояния систем MgilTOah-Ca.^POj^F и Mg^PO.ili-CaAbSbOK, а именно в выборе эвтектических, до- и заэвтектических составов, обеспечивающих необходимый минералогический состав и легкоплавкость подобранных шихт и, следовательно, низкую температуру термообработки переохлажденных тел. Кроме того, полученные фосфатные расплавы и стекла из-за присущей им ликвации имели повышенную склонность к кристаллизации.

Варку стекол в лабораторных условиях осуществляли в корундовых тиглях в силитовой электрической печи. Максимальная температура варки стекол составляла 1350 - 1400" С с выдержкой 1 ч. Стекла отливали в металлические формы, отжигали и подвергали кристаллизации. Закалка проводилась на воздухе и в воде. Полученные тела имели вид кусков и гранул. Подготовка их к ситаллизации включала операции типа измельчения, формования, прессования и др. Условия получения стеклокристаллического материала - обычная двухстадийная п нетрадиционная одностадийная.

Стекла в системе Mgi[POj]: - Ca5[POj]iF характеризовались склонностью к нерегулируемой и неравномерной кристаллизации, причем из-за присутствия в больших количествах глушащих частиц они были хрупкими и матовыми.

Технологическая особенность получения добротного продукта заключается в использовании приемов ситаллизации. При этом выраженная ликвирующая способность фосфатных составляющих в системе MgjfPO.«]; -CaAbSi;Ox обеспечивает проведение ситаллизации в отсутствии нуклеаторов кристаллизации, а наличие АЬСЬ и Si02 способствует устранению их хруп кости.

Составы масс для получения стеклокристаллических материалов были выбраны в околоэвтектической области системы "Ортофосфат магння-анортит" (мае. %): № 5 - 63% Mg3[P04]: и 37% CaAbSbO*; № 6 - 58% Mg,[P04h и 42% CaAl2Si208; № 7 - 53% Mg3[P04]2 и 47% CaAl2Si2Og; № 8 - 48% Mg3[P04l: и 52% CaAbSiiO«; № 9 - 43% Mg,[P04]2 и 57% CaAl2Si2Os. Это обусловлено структурными соображениями - для получения продуктов с плотной и мелкокристаллической структурой, а также с учетом их технологических параметров, так как данные составы обладают низкими температурами варки стекол и их кристаллизации.

Условия кристаллизации опытных ситалловых масс. Для предвари тельного определения условий кристаллизации анализировались ДТА-кривые нагревания переохлажденных твердых тел. В частности, обращали внимание па первый эндотермический пик (очень слабый), которому соответствовала в зависимости от состава температура от 600 до 750 "С. Эта температура отвечает за появление центров кристаллизации, в данном случае - за счет существующих ликвирующих областей. Второй - экзотермический пик у 900 и выше градусов показывает температуру окончательной термообработки переохлажденного тела, при которой на имеющихся зародышах идет интенсивное вырастание фаз ситалла..

Однако существуют некоторые теоретические предпосылки о необязательности первой ступени термообработки. Это подтверждается и результатами электронно-микроскопического исследования, проведенного методом платиново-угольных реплик, свидетельствующих о наличии ярко выраженной микроликвации. Причем дифракционные пики на кривых рентгенофазового анализа этих образцов после первой термообработки не наблюдались, что говорит об отсутствии кристаллической фазы и подтверждает предположение о ликвационном характере начальной стадии кристаллизации.

Эти теоретические предпосылки были реализованы путем уточнения условий кристаллизации стекол в системе Mg3[P04]2 -CaAhS^O* методом массовой кристаллизации в интервале температур от 600 до 1100". Было установлено, что составы № 5 и № 6 с высоким содержанием Р205 обладают хорошей

кристаллизационной способностью, в связи с чем они подвергались однократной кристаллизации при 900° С, в случае же составов № 7 - 9 для получения плотного, мелкокристаллического продукта была использована обычная двухкратная термообработка при 800 и 1000° С.

Многофазность кристаллизующихся тел сильно влияет на форму образующихся кристаллов. Кристаллизующиеся фазы растут не в виде монокристаллов, а в виде агрегатов сложного строения. Полученные результаты позволят получать из переохлажденных тел материалы с заранее заданной величиной и количеством кристаллической фазы.

Фнзико-химические свойства стекол и ситаллов. Анализ данных по изучению выбора оптимальных составов масс, условий их кристаллизации, процессов фазообразований в них позволил установить, что в системах существуют обширные области составов, на основе которых возможен синтез стекол и ситаллов, представляющих интерес для ряда областей промышленности.

Причем, на основе системы M&tPOJrCasPC^bF возможно получение переохлажденных тел с самопроизвольной кристаллизацией. На основе же другой системы Mg3 [POik-CaA^S ¡гОв возможно получение стекол и ситаллов по классическим схемам производства. Применение же принципа синтеза по каменнолитейной одно- или двухкратной технологии приводит к получению тел с поверхностной кристаллизацией. Выбор составов определяется соответствующими низкими температурами плавления и образования расплава эвтектических и близэвтектических составов, наличием соответствующего сырья и областью применения стекол и ситаллов.

Разработанные в системе Mg3[P0,i]2-CaAl2Si20g материалы характеризуются высокими физико-химическими свойствами, которые усиливаются с ростом содержания в их составе А1203 и SiOj. Физико-химические свойства стёкол и ситаллов приведены в табл.3.

Результаты электронно-микроскопического исследования ситаллов, полученных одно- и двухкратной кристаллизацией стекол системы MgjfPO^-CaAbSiiOg показали, что они имеют плотноспеченную и мелкокристаллическую структуру. Разработанные стеклокристаллические материалы предложены для применения в качестве термостойкого, износостойкого и химически устойчивого материала для технических целей.

Анализ экспериментальных данных позволяет варьировать состав шихты, температурные режимы варки и кристаллизации, степени закристалли-

Таблица 3

Физико-химические свойства синтезированных в системе Мц1[РО.||2 - СаЛ1/ $12Ок стекол и ситаллов___

Номер и наименование материала

Свойства 5 6 7 8 9

материала Стек- Си- Стек- Си- Стек- Си- Стек- Си- Стек- Си-

ло талл ло талл ло талл ло талл ло талл

Плотность,

кг/м'1 2725 2730* 2720 2723* 2720 2725* 2725 2735* 2735 2745*

ТКЛР,х10"''

град.'1, 20-500"С 10,32 10,75 9,21 9,94 8,75 9,05 8,56 8,81 6,65 6,73

Показа-

тель пре-

ломления,

лс 1,549 - 1,554 - 1,561 - 1,567 - 1,579 -

Термо-

стойкость,

"С 210 900 220 960 230 1000 240 1040 260 1050

Темпера-

тура раз-

мягчения,

"С 560 765 570 768 600 770 658 779 700 785

Микро-

твердость, МПа 7240 8200 7280 8250 7300 8270 7330 8310 7360 8330

Прочность

на сжатие,

МПа 86 120 90 127 99 128 100 130 105 131

Химустой-

чивость,%: *

по отно-

шению к

1ЫНС1 96,0 96,5 94,8 96,0 94,4 95,8 94,0 95,5 92,9 96,0

ШЫаОН 99,1 99,7 99,3 99,7 99,4 99,8 99,6 99,8 95,1 99,8

Усадка, % - 6,1** - 7,2** - 7,9** - 9,0** - 11**

* - Плотность для цельнолитых образцов;

** -.Усадка для парафинсодержащих образцов, подвергнутых горячему термопластическому формованию.

зованности переохлажденных тел и стекол, показывает возможность получения ситаллов без введения нуклеаторов кристаллизации по энерго-

сберегающей технологии за счет уменьшения количеств термообработок, температуры кристаллизации и ее длительности, а также за счет понижения: температуры варки исходных шихт стекол.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО ПЛАНИРОВАНИИ ЭКСПЕРИМЕНТА Математическое планирование "эксперимента при исследовании диаграмм "Состав - свойство". При определении некоторых свойств; стекол и ситаллов, полученных на основе системы "Ортофосфат магния-атгортггс"",. осуществлено планирование эксперимента с целью одновременного выявления математической зависимости между составом и свойством материала.

Как известно, применение математических методов планирования эксперимента позволяет при минимальном количестве спланированных заранее опытов получить, уравнения, показывающие зависимость интересующего свойства от состава на: диаграммах "Состав - свойство"

Математическое планирование позволило получить регрессионные уравнения, адекватно описывающие зависимость штотносга и термического коэффициента линейного расширения стекла от состава исходной смеси. Графическая интерпретация полученных уравнений приведена па рис. 3 „ здесь же приведены и экспериментальные данные для некоторых точек: (х - для: плотности и о - для ТКЛР).

с1, кг/м3 ТКЛРгх10^град;'

Мй,[РО,Ь Мас.% СаАГ^ьО.,

Рис. 3. Зависимости "Состав-свойство" для; стекол системы М§з[Р04]т -СаАЬБьО*: I - "Состав-плотность"; 2 - "Сосгав-ТЮТР":

ПОЛУПРОМЫШЛЕННАЯ АПРОБАЦИЯ РАЗРАБОТАННЫХ СТЕКОЛ И СИТАЛЛОВ

Приготовление оптимальных стекольных шихт и варка стекла в полупромышленных условиях в АО "Оникс". На основе проведенных исследований по разработанной технологии в лолупроизводственных условиях АО "Оникс" проведены в двух вариантах опытно-промышленные испытания по получению стекла на основе системы Г^О-СаО-АЬОз-БЮг-РгОз. В первом случае для составления шихты оптимальных составов были использованы технические материалы с квалификацией "ч." и "ч.д.а.". Во втором случае были применены природные сырьевые материалы. При этом для введения в состав шихты СаО и ]У^О использовался доломит Шаугазского месторождения, каолин Карнабского месторождения - для введения АЬОз и 5102. Р20з вводили через фосфоритную муку. Химический состав стекла приведен в табл. 4.

Таблица А

Химический состав стекла, включающий природные сырьевые материалы

Содержание компонентов, мае. %

БЮз А1203 СаО МёО Р205 Ыа20 К20 Ре203 ТЮ,

34,28 24,18 19,89 9,37 10,10 0,056 0,94 1,029 0,155

Варка стекол в заводских условиях осуществлялась в полупромышленной электрической печи с силитовыми нагревателями. Температура варки составила в зависимости от состава от 1350 до 1400°С с выдержкой 1 ч.

Синтезированные стекла характеризуются высокими физико-химическими свойствами: микротвердость-7500 МПа; химическая устойчивость, в % по отношению к Н20 - 99,5; 1 N ЫаОН - 99,95; плотность - 2730 кг/м3; ТОР -6,8410'6 град."1; показатель преломления - 1,565. Стекло на основе природных материалов отличается слабо-зеленой окраской, что объясняется наличием в составе сырьевых компонентов хромогенных примесей Ре20з и ТЮ2, которые также способствуют понижению температуры варки стекла.

Проведенные эксперименты показали возможность получения на основе разработанных стекол изделий хозяйственно-бытового и декоративного назначений, а также для синтеза на их основе стеклокристаллических материалов. Экономический эффект от\ производства 1 т. стекломассы составляет 19695 сум, а годовой эффект при производстве 130 т. - 2,5 млн. сум.

Получение ситалла на основе стекол системы М^РО^-СаА^ЬОд в полупромышленных условиях. Гранулят стекла, полученного на основе

природных сырьевых материалов был использован для получения стеклокристаллического материала на базе СП "Инструменты и формы" НПО "Технолог".

Методом горячего литья под давлением и термической обработкой полуфабриката были изготовлены стеклокристаллические изделия в виде макаронных фильер. Технологические испытания порошка стекла показали хорошую литьевую способность шликера, для получения которого в качестве термопластической связки в количестве 10% использовали парафин с 0,5% олеиновой кислоты.

Термообработка изготовленных изделий осуществлялась двухступенчато: первичная термообработка при 750 "С способствовала выжигу органической связки и приобретению начальной прочности изделий. Вторая ступень представляет собой непосредственно кристаллизацию изделий при 900" С с выдержкой при этой температуре в течении 2 ч.

Разработанный стеклокристаллический материал с высокими физико-техническими характеристиками: плотность -2755 кг/м3, ТКЛР в интервале 6710" 7 град."1, прочность при изгибе-120 МПа и истираемость-0,39 г/м3 предназначен для изготовления изделий технического назначения, в частности фильеров для вытягивания макаронов в пищевой промышленности.

В результате производственных испытаний показана возможность получения высокоэффективных ситаллов без использования дорогостоящих катализаторов кристаллизации из местного недефицитного сырья при относительно низких температурах варки и кристаллизации. Ожидаемый экономический эффект от выпуска фильеров в количестве 1000 штук составляет 98920 сум.

Разработан комплект технологических документов по производству стекла и стеклокристаллических изделий на основе каолина Карнабского месторождения, доломита Шаугазского месторождения и фосфоритной муки, который может быть использован при внедрении.

На основе проведенных испытаний получены соответствующие акты АО "Оникс" и СП "Инструменты и формы" НПО "Технолог".

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Синтезирована низкотемпературная Р-модификация ортофосфата магния. Уточнены условия его образования в твердой фазе и впервые определены его физико-химические свойства: плотность - 2740 кг/м3; показатели преломления:

ng= 1,546 в Пу— 1,540; коэффициент линейного термического расширения: в области температур 20-200 - 14,410* град."1; 20-400 - 14,910^ град"1 и 20-600 -15,310"* град.-1; химическая устойчивость по отношению к NaOH- 97,5 % и к НО-98Д%.

2. Впервые исследованы фазовые равновесия и построена диаграмма состояния системы М£з[Р04]г-Са5[ Р04]}Р. Установлено, что данная система относится к простому эвтектическому типу. Образования химических соединении и твердых растворов не наблюдается. Этот вывод подкреплен результатами рентгедофазового, апектронно-михроскопического и

' крисхалиоопшчесжого анализов. Эвтектической точке отвечает состав 67,5 мас.% М^з^РОЛг и 32^ мас.% CasJPO^F. Температура плавления эвтектической смеси составляет 1140°С-

3. Впервые исследованы фазовые равновесия и построена диаграмма состояния системы MgjJPOib ~ СаАУмгО«. Установлено, что диаграмма состояния системы имеет простой эвтектический вид. Температура плавления эвтектики 1220°С. Эвтектической точке соответствует состав: 53 мас.% М&рЮЛг и 47 мае. % CaAl2ShO*.

4. Результаты исследований систем "Ортофосфат мапшя-фторапатит" и "Ортофосфат магния-анортит" служат справочным материалом при разработке новых составов стёкол и ситаллов из-за присутствия фосфатных у фосфоалюмосиликзшых составляющих, наличия легкоплавких эвтектических до- и заэвтектических составов и подверженности их к ликвации.

5. Изучены склонности к стеклообразованию расплавов систем Mg3[PO,i]r СЗДРО^зР и М^РОЖ - CaAbSijOj. Расплавы первой системы склонны i спонтанной кристаллизации при закалке образцов. Вторая система имес большую область прозрачных стёкол. Расплавы эвтектических, до- ] заэвтектических точек при кристаллизации склонны к образованию равномерны: и мелкокристаллических структур, важных для силикатной технологии i характерных для металлических сплавов.

6. Получены прозрачные стекла в бинарном разрезе MgjfPOJrCaAbSizC шхикомпонеятной системы MgO-CaO-AkOj-SiOr^Oj- Температура варк стёкол составляла 1400s С. Систематически исследованы микроструктура : свойства стёкол, которые лежат в пределах: плотность - 2725-2735 кг/м показатель преломления - 1,549-1,579; TKJIP - 6,65-10,32 "10"6 град."1; микре твердость - 7240-7360 МПа и термостойкость- 210-260 "С.

7. Определены области составов стекол, проявляющих способность к объемной кристаллизации. Исследованы оптимальные условия кристаллизации стекол без введения нуклеаторов, отработан режим температурной обработки и его продолжительность. Исследована микроструктура полученных ситаллов методом электронной микроскопии. Рентгенографическим методом определена последовательность выделения фаз и предложен механизм кристаллизации стекол. Определены свойства ситаллов, которые лежат в пределах: ТКЛР- 6,7310,75 ТО"6 град.'1; прочность при сжатии - 120-130 МПа и термостойкость - 9001050 °С.

8. На основе труднокристаллизующегося состава при 1350-1380 °С получено декоративное стекло, для варки которого были использованы местные сырьевые материалы и отходы промышленности - каолин Карнабского месторождения, доломит Шаугазского месторождения и фосфоритная мука. Его свойства по основным параметрам близки к свойствам стекол, полученных на основе реактивных материалов. Основные отличия - пониженная на 50-70°С температура варки и светло-зеленая окраска стекла связаны с наличием в составе природных сырьевых материалов хромогенных элементов железа и титана.

9. Опытная партия декоративных стекол выпущена на опытно-промышленной базе Акционерного объединения "Оникс". Стекла характеризовались хорошим проваром и достаточным интервалом выработки. Ожидаемый экономический эффект от выпуска 1 т стекломассы на основе местных сырьевых ресурсов составляет 19695 сум, а годовой эффект при выпуске 130 т- 2,5 млн. сум. Разработан комплект технологических документов по получению стекла на основе фосфоритной муки, каолина Карнабского и доломита Шаугазского месторождений, переданный для внедрения в АО "Оникс".

10. Разработана технология получения ситалловых изделий методом горячего литья. Определены оптимальные параметры формования и термической обработки изделий. Выпущена опытная партия ситалловых изделий в условиях СП "Инструменты и формы" НПО "Техцрлог" в виде фильеров для вытягивания макаронных изделий. Ожидаемый экономический эффект от выпуска 1000 штук ситалловых фильеров составляет 98920 сум. Разработан комплект технологических документов по получению таких изделий на основе природных сырьевых материалов и отходов промышленности. Комплект передан для внедрения в СП "Инструменты и формы" НПО "Технолог".

Основные положения диссертационной работы отражены в приведенных ниже 10-ти публикациях.

. Статьи:

1. Арипова MX., Бабаханова З.А., Абдуллаев Ш.Ю. Тьердофазовый синтез низкотемпературной ß - модификации Mg^O^// Узбекский химический журнал.- 1997,- № 6,- С. 10-14.

2. Бабаханова З.А. Линии ликвидуса и эвтектики в системе Mg3[PO.t]2-Ca?[P04]5F// Иккинчи Республика илмий коллоквиуми: Маърузалар туплами.-Тошкент, 1997. 57-59 6.

3. Арипова М.Х., Бабаханова З.А. Система ортофосфат магния-фторапатит// Узбекский химический журнал.- 1998,- № 3.- С. 3-5.

4. Арипова М.Х., Бабаханова З.А. Синтез стекол и ситаллов в системе Mg3[P04]i - CaAbSbOx// Международная научно-техническая и учебно-методическая конференция: Труды конф.- Алматы, 1998. Т. 1. С. 227-229.

5. Арипова М.Х., Бабаханова З.А. Биосовместимая стеклокерамика// Стекло и керамика,- 1998,- № 10,- С. 28-29.

6. Арипова М.Х., Бабаханова З.А. Диаграмма состояния системы ортофосфат магния-анортит// Доклады АН РУз,- 1998,- №11.- С. 33-35.

7. Бабаханова 3. А. Йуналтирган структура х,осил к,илиш - говори сифатли ситалларни олиш усулларидап бири// Учинчи Республика илмий коллоквиуми: Маърузалар туплами.- Тошкент, 1999.46-49 6.

Тезисы докладов и материалов конференций:

8. Арипова М.Х., Бабаханова З.А. О морфологии основных фаз двойной системы 3 MgO Р20? - 9 СаО 3P205 CaF2// Тошкент киме-технология институти профессор-укитувчилари, аспирантлари, л илмий ходимларнинг VII илмий-назарий ватехникавий конференцияси: Маърузалар матни,-Тошкент, 1998. 22 б.

9. Арифходжаева Д.С., Бабаханова З.А., Арипова М.Х. Синтез и исследование биоситаллов в системе ортофосфат магния - анортит// Тошкент киме-технология институти профессор-укитувчилари, аспирантлари, илмий ходимларнинг VII илмий-назарий ва техникавий конференцияси: Маърузалар матни.- Тошкент, 1998.56 6.

10. Бабаханова З.А., Арипова М.Х. Прогнозирование свойств биоситаллов и проектирование составов шихт на основе данных диаграмм состояния систем// Республиканская научная конференция "Современные проблемы химической технологии": Тезисы докладов,-Фергана, 1998. С. 23-24.

З.А.Бабаханованинг "Магний ортофосфати-фторапатит" ва "Магний ортофосфати-анортит" системаларида фазалар мувозанатини урганиш ва улар асосида шиша ва шишакристалд материаллар ишлаб чикариш" мавзусидаги номзодлик диссертация ишининг секача мазмуни

Диссертация ишининг макради к^либ илгари урганилмаган Mgз[P04]2-Са5[Р04]зР ва М§з[Р04]2-СаАЬ81208 системаларида фазалар мувозанати ни урганиш ва улар асосида шиша ва ситаллар синтез килиш куйилган.

Текширув натижаларига кура илк бор эвтектик типга оид булган М§з[Р04]2-Са5[Р0_|]зР системасининг холат диаграммаси курилди. Эвтектика нук;таси 1140°С га тенг булиб, у таркиб жихатдан 67,5 огирлик % М§3[Р04]2 ва 32,5 огирлик %Са5[Р04]зРга тугри келиши аникданди.

М§з[Р04]2-СаАЬ51208 системасининг хам холат диаграммаси биринчи маротаба текширилди ва курилди. Система оддий эвтектик типга оид. Эвтектика нуктаси 1220°С ли хароратга мансуб .Эвтектик таркиб 53 огирлик % Мёз[Р04]2 ва 47 огирлик % СаА1281208 тугри келди.

М§з[Р04]2-Са5[Р04]зР ва М§3[Р04]2-СаА1281208 системаларининг эвтектика, эвтектикагача ва эвтектикадан кейинги таркиблари асосида паст хароратда пишувчи шишалар синтез килинди. Шишаларнинг ликвацияга мойиллиги электрон микроскоп усули оркдпи тасдикданди.Уларнинг фи-зик-кимевий хоссалари ва кристаллизация хусусиятлари аникланди. Син тез кллинган шишаларнинг х^жалик-маиший ва курилиш буюмлари олиш учун ярок^иги таедшуганди.

Оптимал шиша таркиблари асосида шишакристалл моддалар олиш технологияси ишлаб чикилди. Уларнкнг физик-к'имёвий хоссалари аник;-ланди. Микротузилиши электрон микроскопия, кристалл фазалар таркиби эса рентгенография усули ёрдамида урганилди.

Мёз[Р04]2-СаА128ь08 системаси асосида "Оникс" АЖ мицесида махал-лий хом аше ва саноат чициндилари - фосфорит уни, Шаугаз доломити ва Карнаб каолинидан манзарали шиша олинди.

М£з[Р04]2-СаА1251208 системаси асосида "Технолог" ИИБга карашли "Жихозлар ва колиплар" кушма корхонаси микиёсида макарон саноатида кулланиладиган фильерлар ишлаб чикарилди.

Манзарали шишаларни ишлаб чикариш самарадорлиги 1 т шиша учун 19695 с?мни, ситалл фильерлар ишлаб чик;ариш самарадорлиги эса 1000 дона махсулот учун 96920 сумни ташкил этди.

ANNOTATION

On Z.A. Babakhanova's thesis work on a theme: "The phase equilibriums in the "Magnesium orthophosphate - fluorapatite" and "Magnesium orthophosphate - anortite" systems and elaboration of the glasses and glass-ceramics materials on their basis"

The sinthesis of new materials which have specific properties especially with high physical technical ones is one of the priorities in technology of silicate materials. Glass-ceramics belongs to such materials. An investigation of state diagramms plays very impotant role during the preparation of those materials and helps to change intentionally a chemical composition and structure of material as well as to control its phase composition.

This thesis work aims to investigate the phase equilibrium of systems Mg3[P04]2-Ca3[PO.i].jF and Mg3[P04]2 - CaAI2Si2Og not studied before and synthesis of glasses and glass-ceramics on their basis.

As the result of the investigation the state diagram of system MgifPO.tjr Caj[PO.|]jF has been constracted in the first time. It's determined that such system has an simple eutectic type: eutectic temperature is 1140° C, composition is 67,5 mass.% of Mg3[P04]2 and 32,5 mass.% of CajfPO^jF.

The formation of solid liquids and chemical compounds has not been discovered. This system has got a practical interest for lumenescence technology.

First time the state diagram of system Mg3[P04]2 - CaAUS^Og has been investigated and constructed. It has been determined that investigated system belongs to simple eutectic type. Eutectic temperature is 1220° C and an eutectic composition is 53 mass.% of Mg3[P04]2 and 47 mass.% of CaAl2Si208.

On the basis of the Mg3[P04]2 - CaAl2Si208 system in the J.S. Company "ONICS" the decorative glass have been produced from local raw materials and industrial waste: dolomit from Shaugase deposit, Kaoline from Karnab deposit and phosphorite powder. Expected economical effect from production of 1 t. of recommended glasses forms about 19695 sum.

In the Joint Venture "Tools and molds" the glass-ceramics products have been made from above mentioned glass for technical purposes, for instanse, fillers for macaroni production. The optimal paramétrés of forming and termic treatmening oi glass-ceramics products have been studied. Expected economical effect from production of 1000 pieces of glass-ceramics fillers forms about 96920 sum.

Соискатель