 |
|||||||||
 |
2020, том 18, выпуск 4 |
|
|||||||
|
|||||||||
Выпуски/2020/том 18 /выпуск 4 |
O. V. Savvova, O. I. Fesenko, H. K. Voronov, S. O. Riabinin
«Features of the Formation of Nanostructure in Lithium-Aluminium-Silicate Glass–Ceramic Materials at the Initial Stages of Nucleation»
0889–0902 (2020)
PACS numbers: 61.46.-w, 68.35.Rh, 68.37.-p, 68.55.A-, 68.55.Nq, 81.10.Dn, 81.70.Pg
Проаналізовано перспективність створення наноструктурованих склокристалічних матеріялів з позицій самоорганізації дисипативних структур. Встановлено доцільність розробки літійалюмосилікатної склокераміки при одержанні високоефективних елементів захисних конструкцій. Визначено важливість реґулювання наноструктури матеріялу на етапі зародкоутворення при створенні високоміцних склокристалічних матеріялів. Обрано критерії для розробки скломатриці, обґрунтовано вибір складу та каталізаторів кристалізації при одержанні склокристалічних матеріялів для захисту спеціяльної техніки. Синтезовано модельні стекла, матеріяли на їхній основі й обрано оптимальні склади для одержання склокристалічних матеріялів з визначеним рівнем світлопроникности та характером кристалізації за скляною і керамічною технологіями. Встановлено особливості фазоутворення дослідних стекол після варки та в процесі термічного оброблення, які полягають в утворенні флюктуацій і зародків кристалів метасилікату літію з наступним формуванням при термічному обробленні тонкодисперсної об’ємнозакристалізованої структури матеріялів. Досліджено особливості формування наноструктури обраних літійалюмосилікатних стекол на початкових етапах зародкоутворення. Встановлено механізм структуроутворення літійалюмосилікатних стекол при термічному обробленні, який полягає у перебігу наступних послідовних процесів: формуванні сиботаксичних груп у склорозтопі з наступним утворенням нанорозмірних зародків кристалізації за рахунок фазового розділення; перебігу самоорганізації структури з утворенням кристалів дисилікату літію розміром у 0,4 мкм у кількості 50 об.% та β-сподумену розміром <1 мкм у кількості 85 об.%, що є запорукою їхніх високої міцности та світлопроникности. Для розроблених на основі літійалюмосилікатних стекол склокристалічних матеріялів формування дисипативної ситалізованої структури за механізмом фазового розділення в умовах низькотемпературного термічного оброблення уможливлює забезпечити їхні високі експлуатаційні властивості (H=8,9–9,0 ГПа, HV=8,74–8,9 ГПа, K\(_{1C}\)=3,1–3,4 МПа⋅м\(^{1/2}\)). Це уможливлює вважати їх перспективними при створенні конструкцій для захисту спеціяльної техніки.
Keywords: lithium aluminosilicate glass–ceramic materials, nanosize dissipative structure, grain of crystallization, phase separation, mechanical characteristic
References
1. I. P. Suzdalev, Fiziko-Khimiya Klasterov, Struktur i Materialov (Moscow: KomKniga: 2006) (in Russian).2. О. В. Саввова, О. І. Фесенко, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 15, вип. 4: 649 (2017); O. V. Savvova and O. I. Fesenko, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 15, No. 4: 649 (2017) (in Ukrainian). https://doi.org/10.15407/nnn.15.04.0649
3. A. П. Шпак, П. Г. Черемской, Ю. A. Куницкий, О. В. Соболь, Кластерные и наноструктурные материалы. Т. 3. Пористость как особое состояние самоорганизованной структуры в твердотельных наноматериалах. (Киев: Aкадемпериодика: 2005); A. P. Shpak, P. G. Cheremskoy, Yu. A. Kunitskiy, and O. V. Sobol’, Klasternyye i Nanostrukturnyye Materialy. T. 3. Poristost’ Kak Osoboye Sostoyanie Samoorganizovannoy Struktury v Tverdotel’nykh Nanomaterialakh [Cluster and Nanostructured Materials. Vol. 3. Porosity as a Special State of Self-Organized Structure in Solid-State Nanomaterials] (Kiev: Akademperiodika: 2005) (in Russian).
4. S. Huang, P. Cao, C. Wang, Z. Huang, and W. Gao, J. As. Ceram. Soc., 1, No. 1: 46 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.jascer.2013.02.007
5. D. V. Kharitonov, Aviatsionnyye Materialy i Tekhnologii, 2: 19 (2012) (in Russian).
6. S. Asenov, L. Lakov, and K. Toncheva, Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 48, Iss. 2: 190 (2013).
7. V. D. Khalilev and N. V. Suzdal, Glass and Ceramics, 61, Iss. 1–2: 42 (2004). https://doi.org/10.1023/B:GLAC.0000026771.19312.6e
8. M. Grujicic, W. C. Bell, and B. Pandurangan, Materials and Design, 34: 808 (2012). https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.07.007
9. Q. Zhang, Y. Zhu, and Z. Li, Journal of Non-Crystalline Solids, 358, Iss. 3: 680 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2011.11.003
10. O. Savvova, O. Babich, M. Kuriakin, A. Grivtsova, and V. Topchiy, Functional Materials, 24, Iss. 2: 311 (2017). https://doi.org/10.15407/fm24.02.197
11. О. Savvova, L. Bragina, G. Voronov, Y. Sobol, O. Babich, О. Shalygina, and M. Kuriakin, Chem. Chem. Technol., 11, Iss. 2: 214 (2017). https://doi.org/10.23939/chcht11.02.214
12. O. Savvova, G. Voronov, V. Topchyi, and Y. Smyrnova, Chem. Chem. Technol., 12, Iss. 3: 391 (2018). https://doi.org/10.23939/chcht12.03.391
13. С. I. Логвинков, Г. Д. Семченко, Г. I. Шабанова, I. К. Вернигора, Д. A. Бражник, В. В. Iакаренко, I. С. Цапко, Фізика і хімія твердого тіла, 11, No. 3: 723 (2010); S. I. Logvinkov, G. D. Semchenko, G. N. Shabanova, N. K. Vernigora, D. A. Brazhnik, V. V. Makarenko, and N. S. Tsapko, Fizyka ta Khimiia Tverdoho Tila, 11, No. 3: 723 (2010) (in Russian).
14. M. I. Ryschenko, Y. N. Pitak, E. Yu. Fedorenko, M. Yu. Lisyutkina, and A. V. Shevtsov, China’s Refractories, 25, Iss. 1: 44 (2016).
15. W. Holand, E. Apel, Ch. Hoen, and V. Rheinberger, Journal of Non-Crystalline Solids, 352, Iss. 38–39: 4041 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2006.06.039
 Все статьи доступны по Лицензии Creative Commons “Attribution-NoDerivatives” («атрибуция — без производных статей») 4.0 Всемирная ©2003—2021 НАНОСИСТЕМЫ, НАНОМАТЕРИАЛЫ, НАНОТЕХНОЛОГИИ Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова Национальной Академии наук Украины. Электронная почта: tatar@imp.kiev.ua Телефоны и адрес редакции О сборнике Пользовательское соглашение |