Metall oksidlarining silikat shishaga diffuziyasi

I BOB. Silikat shisha uning tuzilishi va asosiy xossalari

Dissertatsiyaning birinchichi bobida shisha tuzilishi haqidagi asosiy tasavvurlar va legirlangan silikat shisha olishda ishlatiladigan qo‘rg‘oshin-

silikat shisha tuzilishining o‘zgarishlarini dissertant tomonidan o‘rganish natijalari keltirilgan. Shisha tuzilishining o‘zgarishlarini o‘rganishda rentgen nurlari difraksiyasi, infraqizil (IQ-) spektroskopiya, EXAFS, DTA va TGA usullaridan foydalanilgan.

Shisha pishirish jarayonining termogrammasi ko‘rsatdiki, asosiy topo-
kimyoviy (ya’ni shishaning tuzilishini belgilovchi kimyoviy) reaksiyalar 1000-1100 K gacha tugallanadi va undan keyin shishaning tarkibini tekislovchi diffuziya jarayonigina davom etadi.

Rentgen difraksiyasi natijalariga ko‘ra o‘rganilgan shishalar rentgen-
amorf bo‘lib, kristallitlarning (nanokristallarning) o‘lchamlari 10-20 Å
dan oshmaydi. Bunda asosiy galoning joylashuvi (3,3 Å da) shishada
qo‘rg‘oshin silikatlari va kvars qoldiqlari (kristobalit) ustivorligini
ko‘rsatadi.

Tarkibi 2SiO₂·PbO bo‘lgan eng oddiy S71-K qo‘rg‘oshin-silikat shishaning ko‘p sonli namunalarining IQ-spektrlari Pb-O bog‘lanishlari uzunligining va Pb atomlari koordinatsiya ko‘pqirrasining o‘zgarishlarini hamda turli tarkibli qo‘rg‘oshin silikatlarining hosil bo‘lishini ko‘rsatdi.

Legirlangan silikat shishaning strukturasini o‘rganishda ilk bor
muallif tomonidan qo‘llanilgan EXAFS usuli bilan shu narsa aniqlandiki
(2-rasm), shishadagi qo‘rg‘oshin atomlari koordinatsiyasining oktaedrik
shakldan aralash tetraedrik-oktaedrik shaklga o‘zgarishi legirlangan
silikat shishada ρ ning pasayishiga va dρ/dT ning yanada manfiylashuviga
olib keladi, ya’ni legirlangan silikat shishaning xususiyatlari yomonlashadi
(qalin pardali rezistorlarga talablar nuqtai nazaridan, dρ/dT = 0 bo‘lgani
ma’qul).

Elektron-zond mikroanalizi Si, Pb va Al atomlarining shishada taqsim-

lanishi bir tekis emasligini ko‘rsatdi. Bunda elementlarning konsentra-
siyasi yuqori bo‘lgan sohalarning o‘lchami 1 mkm dan katta emasligi ma’lum
bo‘ldi (Cameca MS-46 mikroanalizatorining ajrata olish chegarasi).
Shishaga Al pishirish jarayonida tigeldan 1-2 massa % miqdorida o‘tadi.

Qo‘rg‘oshin-silikat shisha strukturasining o‘ziga xos jihatlarini
analiz qilish natijasida muallif S71-K shishada minimal struktura
elementlarining modelini taklif qildi. Bu model [SiO₄]^4--tetraedrlardan
tashkil topgan bo‘lib, valent bog‘lanishlarning to‘yinishi talabiga javob
beradi. Minimal struktura elementlari prizma shaklida birlashgan uch
tetraedrli halqalardan iborat (3-rasm) va 3-5 Å diametrli kanali bor.
Bunday prizmaning uzunligi 10,56 Å bo‘lib, P. H. Gaskell ning natijalariga
yaxshi mos keladi. Bunday kanallar ligatura atomlarining legirlangan
qo‘rg‘oshin-silikat shisha diffuziyasiga yordam beradi, struktura
elementlarining o‘zi esa struktura o‘tishlariga duchor bo‘lishi mumkin.
Halqalardagi tetraedrlar soni umuman olganda cheklanmagan - halqalar
to‘rt, besh va olti tetraedrli bo‘lishi mumkin. O‘z navbatida tasodifiy
orientatsiyali bunday prizmalar cho‘qqidagi kislorod atomlari orqali o‘zaro
bevosita yoki modifikator (masalan, qo‘rg‘oshin) atomlari orqali bog‘lanib,
shishaning silikat karkasini hosil qiladi.













Kislorod

Kremniy

3-rasm.Kremniy-kislorod tetraedrlardan tuzilgan trigonal prizma.

Diffuziya hodisasi haqida