Metall oksidlarining silikat shishaga diffuziyasi

σ₀ = 1/ρ₀ - namunaning butun hajmi legirlangan shisha bilan band bo‘lgandagi solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi,

ρ₀ -namunaning butun hajmi legirlangan shisha bilan band bo‘lgandagi solishtirma qarshiligi,

V_c - sizib o‘tish nazariyasidogi kritik hajm (birinchi cheksiz klaster paydo bo‘lishiga mos keladi),

ρ - namunaning solishtirma qarshiligi,

r - ligatura zarrachalarining radiusi (o‘rtacha), E_a - diffuziya jarayonining aktivatsiya energiyasi, k - Bolsman doimiysi,

T - o‘lchash temperaturasi,

l= D τ .

d0 0

(4) ifodani turli T_f da muallifning (7-rasm) va adabiyotdagi
tajribalari natijalari bilan taqqoslaganda ularning bir-biriga yaxshi
mosligi ma’lum bo‘ldi (8-rasm): legirlangan silikat shishaning 2-jadvalda
keltirilgan turli tarkiblari uchun juft korrelyatsiya koeffitsienti 0,963
dan 0,998 gacha. Muallifning tajribalari natijalaridan (4)-formula
bo‘yicha hisoblangan diffuziya koeffitsienti D₀ ning, aktivatsiya energiyasi
E_a ning va diffuziya masofasi l_d0 ning qiymatlari ham 2-jadvalda
keltirilgan

7-rasm. Legirlangan shisha qarshiligining legirlash temperaturasiga bog‘liqligi

E_a va D₀ ning qiymatlari turli gazlarning silikatlarda, kaliy va natriy ionlarining kaliy-silikat shishada diffuziyasi natijalariga yaqin, lekin kislorod atomlarining CaO da, va ayniqsa, Cr₂O₃ da diffuziyasi uchun olingan natijalardan keskin farq qiladi.

Ligatura zarrachalari orasidagi o‘rtacha masofa

standart sharoitda (2-jadvalning oxirgi ustuni) RuO₂ ligaturasining B-17M2 shishadagi diffuziya masofasidan katta. Bunda,

d - ligatura zarrachalarining diametri,

γ_d-ligaturaning zichligi,

γ_g - shishaning zichligi,

C_m - ligaturaning massa ulushi.

d faqat boshlang‘ich kukunning sintez sharoitiga bog‘liq, holbuki L ham boshlang‘ich kukunga, ham uning hajmiy ulushi C ga, ya’ni legirlash darajasiga bog‘liq. Zarrachalarining o‘lchami 0,5 mkm bo‘lgan RuO₂ kukuni uchun C = 20 % bo‘lganda L = 0,73 mkm.



R₀ = 4 kOm, t = 1,7, V_c = 0,16. To‘g‘ri chiziq - (4)-formula grafigi

8-rasm. Legirlangan shisha qarshiligining legirlash temperaturasiga bog‘liqligi

2-jadval

Ligatura atomlarining qo‘rg‘oshin-silikat shishada diffuziya

koeffitsienti, aktivatsiya energiyasi va diffuziya uzunligi

Legir- langan shisha	Shisha	Legirlangan shisha tarkibi, massa %		Ligatura	Ea, eV	D0, sm^2/s	ld, sm, Tf = 1123 K da
		shisha	ligat.
1	B-17M1	80	20	PbRuO3	1.08	5.6·10^-8	2.2·10^-5
2	B-17M1	90	10	RuO2	0.624	9.5·10^-6	3.0·10^-3
3	B-17M2	90	10	RuO2	0.194	5.7·10^-4	0.13
4	B-17M2	80	20	RuO2	0.212	4.1·10^-4	0.17

Izoh: Shishaning tarkibi (massa%): B-17M1 SiO₂ - 31, PbO - 67 va MnO₂ - 2;
B-17M2 SiO₂ - 29, PbO - 67 va BaO - 4.

Shunga ko‘ra aytish mumkinki, RuO₂ kiritilgan legirlangan silikat

shisha diffuziya tufayli bir tekis legirlangan. Lekin PbRuO₃ va Bi₂Ru₂O₇
kiritilganda diffuziya zonalari tutashib ketishi uchun T_f = 1123 K da deyarli
200 baravar ko‘proq vaqt talab qilinadi, va oqibatda bunday legirlangan
shisha namunalari bir necha daraja yuqori solishtirma qarshilikka ega
bo‘ladi. PbRuO₃ va Bi₂Ru₂O₇ kiritilganda diffuziya koeffitsientining past
bo‘lishiga asosiy sabab - zaryad tashish jarayonida qatnashmaydigan Pb va Bi atomlari shishadagi kanallarni (bo‘shliqlarni, 3-rasm) band qiladi va Ru atomlari diffuziyasiga xalaqit beradi.

Diffuziya jarayonining Fik tenglamasi asosidagi, (3) va (4)-
ifodalarni hisobga olgan modeli ko‘rsatdiki, ligatura atomlarining ikki zarracha orasidagi o‘rta nuqtadagi minimal konsentratsiyasi N(τ) diffuziya davomiyligi τ ga va zarrachalarning o‘lchami r ga kuchli bog‘langan (ayniqsa boshlang‘ich qismida, ya’ni τ kichik bo‘lganda) (9-rasm).

Namuna o‘tkazuvchanligini N(τ) ga proporsional deb hisoblanganda model natijalari tajriba natijalariga yaxshi moslashdi (10-rasm).