Низкотемпературный метод синтеза халькогенидных стекол
Исследование методом дифференциально-термического анализа кристаллического, аморфного и стеклообразного селена и аморфного теллура, сплавов на их основе, полученных методом горячего прессования. Стеклование по установленным физико-химическим законам.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.06.2018 |
| Размер файла | 676,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Российский государственный университет имени И. Канта
Низкотемпературный метод синтеза халькогенидных стекол
В.А. Фунтиков, А.В. Андреева, Е.В. Даньшин
Аннотации
Методом дифференциально-термического анализа исследованы кристаллический, аморфный и стеклообразный селен и аморфный теллур, а также сплавы на их основе, полученные методом горячего прессования. Системы на основе селена и теллура являются удачными модельными системами для реализации на практике положений эвтектоидной теории стеклования веществ. Согласно указанной теории процесс стеклования протекает по установленным физико-химическим законам, и поэтому удалось впервые осуществить синтез стекла или его физико-химическое конструирование вместо традиционной варки.
Ключевые слова: стекло, варка, эвтектоидная теория, синтез, химическое конструирование, селен, теллур
Thus, for the first time on an example of systems on the basis of chalcogens (selenium and tellurium) the synthesis of glasses by a principle of physicochemical assembly of glassy materials is carried out.
Keywords: сhalcogen, selenium, tellurium, synthesis, glass, physicochemical assembly
Введение
Ранее нами было установлено, что методом дифференциального термического анализа (ДТА) можно исследовать взаимодействие стабильных и метастабильных компонентов на примере системы на основе гексагонального и моноклинного селена [1]. Было установлено также, что указанные выше компоненты вступают в эвтектическое взаимодействие, которое и приводит к стеклованию расплава селена, так как в нем присутствуют как полимерные, так и циклические молекулы селена. При резком охлаждении расплава селена межмолекулярные равновесия нарушаются и все типы молекул могут играть роль самостоятельных компонентов. Указанные экспериментальные результаты подтверждают предложенные нами представления об эвтектоидной природе стеклообразного состояния вещества [2].
халькогенидное стекло теллур сплав
Объекты и методы исследования
Если известны принципы формирования какого-либо состояния вещества, то можно предложить искусственные пути формирования этого состояния. До сих пор стекла “варились”, что предполагает протекание хаотического процесса появления такого неравновесного состояния вещества, как стеклообразное. Нами впервые предлагается физико-химическая сборка или конструирование стекол на примере халькогенов. Это можно осуществить на основе подбора эвтектических составов метастабильных эвтектик с участием метастабильных компонентов. В случае селена таким компонентом могут служить циклические восьмиатомные молекулы, которые входят в состав моноклинного кристаллического и красного аморфного селена. Полимерные цепочечные молекулы селена в составе его гексагональной кристаллической и черной аморфной модификаций могут выполнять роль другого компонента на основе селена. Используя эти и аналогичные компоненты, можно осуществить синтез стекол.
В качестве исходных веществ использовались аморфный красный и черный селен, моноклинный красный селен, черный аморфный теллур и стеклообразный селен полупроводниковой чистоты. Для проведения дифференциального термического анализа исходных веществ, стекол и сплавов, полученных методом низкотемпературного прессования, использовалась установка высокоскоростного ДТА, специально сконструированная для исследования метастабильных и неравновесных объектов. Кривые ДТА снимались для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагревания 80 0С/мин, Тмакс = 460 оС.
Результаты эксперимента и их обсуждение
На рис.1 представлены кривые ДТА для моноклинного селена для трех циклов нагревание-охлаждение.
Рис.1. Кривые ДТА для моноклинного (красного кристаллического) селена для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагревания 800С/мин; Тмакс = 250-2550С
Высокая скорость изменения температуры предотвращает существенное изменение состояния исходных компонентов. Тем не менее этот процесс происходит. Во втором цикле за счет появления полимерных молекул селен стеклуется и проявляется соответствующий эффект размягчения при T1.
Для усиления взаимодействия между компонентами предлагается использовать низкотемпературное прессование и микродисперсное состояние исходных компонентов.
На рис.2 и 3 показаны кривые ДТА для исходного и прессованного красного аморфного селена.
Рис.2. Кривые ДТА для красного аморфного селена для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагрева 800С/мин; Т макс = 250-2550С
Рис.3. Кривые ДТА для красного аморфного селена, спрессованного при 450С, для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагрева 800С/мин; Т макс = 250-2550С
Видна модификация кривых ДТА, приближающая их к кривым ДТА для промышленного стекла (рис.4). Более того, смесь красного и черного аморфного селена даже без прессования дает кривые ДТА, сходные с кривыми стеклообразного селена, полученного охлаждением расплава селена на воздухе от 5000С (рис.5,6). Оказалось, что спрессованные при 45 0С смеси красного и черного аморфных модификаций селена, содержащие от 0 до 30 масс. % черного селена, приобретают раковистый излом, характерный для стекол (рис.7,8).
Рис.4. Кривые ДТА для промышленного кускового стеклообразного селена для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагрева 800С/мин; Т макс =250-2550С
Рис.5. Кривые ДТА для смеси красного аморфного селена (50 масс. %)
и черного аморфного селена (50 масс. %) для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагрева 80 0С/мин; Т макс = 250-2550С
Рис.6. Кривые ДТА для стеклообразного селена, полученного охлаждением расплава селена на воздухе от 5000С, для трех циклов нагревание-охлаждение. Скорость нагрева 800С/мин; Т макс = 250-2550С
Рис.7. Концентрационная зависимость характеристик кривых ДТА смесей аморфных красного и черного селена, спрессованных при 45оС (ДТА. Первый цикл. Скорость нагревания 80оС/мин; Tмакс = 255оС)
Рис.8. Концентрационная зависимость характеристик кривых ДТА смесей аморфных красного и черного селена, спрессованных при 45оС (ДТА. Второй цикл. Скорость нагревания 80оС/мин; Tмакс = 255оС)
Рис.9. Концентрационная зависимость характеристик кривых ДТА смесей красного аморфного селена и черного аморфного теллура, спрессованных при 45оС (ДТА. Первый цикл. Скорость нагревания 80оС/мин; Tмакс = 250 455оС)
Аналогичный эффект появления раковистого излома наблюдается и для системы, сформированной из красного аморфного селена и черного аморфного теллура (рис.9). Раковистый излом у спрессованных таблеток данной системы обнаружен в области от 0 до 10 масс. % теллура.
Выводы
Таким образом, впервые на примере систем на основе халькогенов (селена и теллура) осуществлен синтез стекол по принципу физико-химической сборки стеклообразных материалов.
Список использованных литературных источников
1. Funtikov V.A., Funtikova (Andreeva) A.V. The Role of Metastable Phase Equilibriums in Formation of Glassy State of the Selenium // Bulletin of the V. Tarasov's Center of Chemotronics of Glass. - М.: Изд-во РХТУ им.Д.И. Менделеева, 2000. - №.1. - С.75-78.
2. Funtikov V.A. Eutectoidal model of glassy state of the substance // Proc. XVII Intern. Congress on Glass. Beijing. - 1995. - V.2. - P.256-261.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
- Технологические особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования
Основные технические свойства пластмасс и их использование в производстве. Особенности переработки полимерных материалов в изделия методом горячего прессования. Технология литья по выплавляемым моделям. Составляющие литейного модельного комплекта.
контрольная работа [764,6 K], добавлен 23.01.2010 Гидрирование композитов, сплавов на основе магния. Равноканальное угловое прессование. Изменение свойств веществ после обработки методами ИПД. Микроструктурный анализ. Устройство растрового микроскопа и физико-химические основы метода. Анализ изображения.
курсовая работа [561,1 K], добавлен 27.10.2016Основные компоненты реакции синтеза пенополиуретанов. Технология производства полиоксипропилена марки Лапрол 373 методом полимеризации оксида пропилена. Термодинамический расчет реакции синтеза полиоксипропилена по законам Гесса, Кирхгофа и Гиббса.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 10.12.2012Применение электрических полей для воздействия на процессы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). История открытия метода СВС, его преимущества по сравнению с традиционными технологиями. Рентгенофазовый анализ продуктов СВС.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.02.2016Тенденция к использованию более богатого по содержанию кремния ферросилиция и брикетов и комплексных сплавов на основе ферросилиция и кристаллического кремния. Физико-химические свойства кремния. Шихтовые материалы для производства ферросилиция.
курсовая работа [696,9 K], добавлен 02.02.2011Методы порошковой металлургии. Повышение износостойкости покрытий, полученных методом высокоскоростного воздушно-топливного напыления, из самофлюсующихся сплавов на никелевой основе путём введения в состав исходных порошков добавок диборида титана.
статья [2,3 M], добавлен 18.10.2013Определение характеристик прозрачности цветных стекол. Определение показателя преломления и плотности методом гидростатического взвешивания. Сравнительная таблица результатов с нормируемыми величинами в ГОСТе. Технология получения цветного стекла.
курсовая работа [575,0 K], добавлен 27.05.2013Исследование химической устойчивости натрий-кальциевых и химико-лабораторных стекол по отношению к воде, кислотам и щелочным растворам по методикам ГОСТ. Определение химического состава стекла и измерение коэффициента его термического расширения.
дипломная работа [359,2 K], добавлен 17.12.2010Разработка составов огнеупорной композиции для производства керамического кирпича методом полусухого прессования. Особенности структурообразования масс в процессе обжига. Анализ влияния температуры обжига на изменение физико-механических свойств образцов.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 31.12.2015Изучение производства строительного керамического кирпича. Достоинства и недостатки технологических линий для производства керамического кирпича методом полусухого прессования и методом пластического формования. Естественная и искусственная сушка сырца.
курсовая работа [36,8 K], добавлен 21.12.2011
