Методы изучения кристаллизации

1. Дифференциально-термический анализ (ДТА).

Исследование проводят на специальном приборе – дериватографе (рис. 3.23).

1, 3, 5 – холодные спаи;

2, 4 – горячие спаи;

6, 7 – гальванометры;

8 – печь.

Рис. 3.23. Схема дериватографа

Эталон – Al₂O₃. Термопары включены навстречу друг другу. Гальванометр 6 показывает температуру образца. Гальванометр 7 фиксирует разность температур из-за различного теплосодержания образца и эталона (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Пример регистрации дериватографом тепловых

эффектов и фазовых превращений при

нагревании стекла

1 – температура размягчения стекла;

1-3 – эндотермический эффект, связанный с размягчением стекла (1-2 – стекломатрицы, 2-3 – капельных включений);

3-4, 5-6 – экзотермические эффекты, вызванные последовательной кристаллизацией двух фаз;

7 – температура начала оплавления образца стекла.

2. Градиентный метод.

Кусочки стекла устанавливают на корундовую лодочку, которую помещают в градиентную печь. После выдержки в печи образцы стекла исследуют под микроскопом (рис. 3.25).

Рис. 3.25. Схема структурных изменений в стекле,

обработанном в градиентной печи

Т₁–Т₂ – интервал выше температуры первой ступени, прошел рост центров кристаллизации до видимых размеров. В ряде стекол в этом интервале отмечается микроликвация.

Т₂–Т₃ – увеличивается размер кристаллов. Температура второй ступени примерно в середине температурного интервала Т₂–Т₃.

В некоторых случаях вместо кусочков стекла используют стеклянную градиентную палочку.

3. Рентгеновский метод, электронно-микроскопиче­ский метод.

Использование высокотемпературной измерительной ячейки позволяет наблюдать изменение линий рентгеновского спектра непосредственно в процессе фазовых превращений в образце. Можно проводить как качественный анализ, т.е. фиксировать появление новой фазы, так и при наличии стандартных образцов и количественный анализ. Чувствительность метода зависит от размеров кристаллов и их природы. Обычно для надежного обнаружения новой фазы достаточно перехода в кристаллическое состояние 1-2% от объёма стекла. Однако ситуация осложняется для ситаллов, содержащих свинец и олово, из-за большой плотности материала. В этом случае кристаллическую фазу можно обнаружить при её содержании не менее 20-30 %. На рентгенограммах появление кристаллической фазы фиксируется по характерным максимумам поглощения. Концентрацию можно оценить по интенсивности спектральных линий.

3.6. Ликвация в стеклах