ТЕХНОЛОГИЯ ОГНЕУПОРОВ

Взаимное расположение твердых и жидкой фаз

На поверхности кристаллической решетки твердых оксидов находятся кислороды. Катионы, располагающи­еся внутри, оказывают на свойства поверхности неболь­шое влияние. Но тем не менее свойства поверхностей различных оксидных веществ различны и прежде всего различна свободная поверхностная энергия (энергия атомов или ионов в поверхностном слое, не компенсиро­ванная связями нижележащих слоев). По основному закону термодинамики все процессы самопроизвольно идут в направлении понижения свободной энергии.

Принцип минимума свободной энергии обусловлива­ет расположение жидкой и твердых фаз относительно друг друга. Если

(TU < 2<х1а, (Ш.2)

Где 0*12 — межфазная энергия на границе твердой и жид­кой фаз; оц — межфазная энергия на границе двух твер­дых фаз, то кристаллы будут иметь друг с другом пря-

Мую связь, а жидкая фаза в этом случае располагается в порах (пустотах) между блоками кристаллов. Если

2ап < <гш (Ш.2а)

То жидкая фаза будет располагаться между кристалла­ми, образуя жидкую пленку вокруг кристаллов, разъеди­няя их. В формулах коэффициент 2 означает, что при разъединении фаз образуются две поверхности. Распо­ложение фаз может быть оцене­но по углу между фазами Ф (ди- гедральный угол) (рис. Ш. З).

При Ф = 120° образуется пря­мая связь кристаллов, жидкость изолируется в порах: при Ф = = 120^-60° жидкость частично проникает в границы между кри­сталлами: при Ф<60° все кри­сталлы покрываются пленкой.

Расположение жидкой фазы при некотором ее количестве сильнее влияет на свойства огне­упорных изделий, чем дальней­шее увеличение количества жид­кой фазы. В технологии огне­упорных изделий удается регулировать распределение фаз, например для получения изделий с прямыми свя­зями кристаллов уменьшают абсолютное количество жидкой фазы путем использования чистых исходных веществ, полностью или частично переводят образую­щуюся в результате химических реакций жидкую фазу в кристаллическое состояние, понижают поверхностную энергию жидкой фазы введением в состав масс высоко­температурных поверхностно активных веществ (ПАВ). В последнем случае с понижением поверхностного натя­жения жидкой фазы увеличивается межфазная энергия между жидкой и твердой фазами, т. е. ухудшается сма­чивание, и жидкость труднее проникает между кристал­лами. Проиллюстрируем это положение с помощью формулы Юнга. По формуле Юнга (11.77)

°12 = О-!----- 0*2 COS Э.

Если а2 от действия ПАВ уменьшится, то стіг увеличит­ся, а это значит, что будет удовлетворено неравенство (ІІІ.2). т. е. будут созданы прямые связи кристаллов.

5—298