Заказ №38828

Характеристика диаграммы состояния системы МgO-SiO2. Основные фазы системы (оксид магния, форстерид, экстатит, клиноэнстатит, протоэнстатит). Гидросиликаты магния (серпентины, тальк). Значение системы Mg-SiO2 для технологии получения огнеупоров и радиокерамики.

Решение:

Cистема MgO-SiO2 Изучена детально О.Андерсоном, Н.Боуэном, Дж.Грейгом [11]. В системе (рис. 2.1) образуются два химических соединения: - метасиликат магния MgО SiO2– энстатит – ортосиликат магния 2MgO SiO2– форстерит. Рис. 2.1. - Диаграмма состояния системы MgO-SiO2 Метасиликат магния MgSiO3 плавится инконгруэнтно3 при 1557оС, разлагаясь на форстерит Mg2SiO4 и жидкость (рис.2.1). Имеет три полиморфные формы: энстатит, клиноэнстатит, протоэнстатит. 3 Инконгруэнтное плавление — плавление с разложением, при котором твёрдая фаза преобразуется в расплав и твёрдую фазу другого состава, например, в бинарной системе D (твёрдая фаза) → L (расплав) + А(твёрдая фаза). 175 Рис.2.2 - Диаграмма состояния MgO-SiO2 Энстатит является низкотемпературной формой и при нагревании необратимо переходит в высокотемпературный протоэнстатит, минуя клиноэнстатитовую форму. При охлаждении протоэнстатит переходит в клиноэнстатит. Расплав, соответствующий по составу метасиликату магния (MgSiO3), кристаллизуется с большим трудом и легко переходит в стеклообразное состояние. Имеет цепочечную структуру, которая состоит из бесконечных цепей (SiO3 2- ), соединенных между собой ионами магния. Плотность протоэнстатита 3100 кг/м3 . Превращение протоэнстатита в клиноэнстатит в керамических изделиях вызывает растрескивание вследствие изменения объема. Метасиликат магния (MgSiO3) – существенная составная часть некоторых видов электрокерамики. Наиболее широко распространена стеатитовая керамика. Получается она из природного минерала талька 3MgO*4SiO2*Н2О с различными добавками. При нагревании до температур 800-1300оС тальк дегидратируется и переходит в клиноэнстатит. При обжиге стеатитовой керамики в окончательной стадии совместно могут присутствовать протоэнстатит и клиноэнстатит, а после охлаждения – клиноэнстатит. Стеатитовую керамику изготавливают только из чистых разновидностей талька, поскольку примеси ухудшают электрофизические свойства изделий. Плотные разновидности талька называются стеатитом, отсюда и название – стеатитовая керамика. Она отличается малыми диэлектрическими потерями, высокой плотностью и водостойкостью. Ортосиликат магния (Mg2SiO4) плавится конгруэнтно при 1890оС. Полиморфных форм не имеет. Форстерит Mg2SiO4 кристаллизуется очень легко и в виде стекла не получен. Является первичным продуктом при твердофазных реакциях между MgO и SiO2 независимо от соотношения исходных компонентов. Структура форстерита характеризуется наличием изолированных тетраэдров [SiO4] и расположенных между ними ионов магния. Ионы кислорода в форстерите образуют укладку, близкую к плотноупакованной гексагональной структуре. Плотность его 3200 кг/м3 .