ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИЗУЧАЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ 5
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И
2.1. Рентгенофазовый анализ 11
2.2. Чувствительность качественного фазового анализа 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
С давних времён люди используют керамику в строительных целях. Кингери в известной монографии «Введение в керамику» [6] отмечает, что на протяжении всей истории своего развития архитектура была полихромной. Разные цвета зданий, окружающих людей, имеют разный характер воздействия на человека, и, как отмечает С.В. Дятков[2], и монотонность большинства современных построек приводит к негативному воздействию на состояние человека.
В последнее время, в частности, в Казани строятся яркие цветные здания, и поэтому стоит задача управления цвета керамики и дальнейшего улучшения цветовой гаммы кирпичей на заводах.
Актуальность данной темы заключается в том, что, по мнению профессора Зубехина[4]: «Несмотря на большое количество работ [3, 15, 17, 18] на тему цвета керамики, до настоящего времени нет научно обоснованного системного представления о физико-химической сущности окрашивания керамики, о цвете сырьевых компонентов и влиянии различных факторов при спекании керамических масс на изменение цветности в процессе обжига и управления цветом керамических изделий. При окрашивании различных керамических материалов и изделий необходимо учитывать фазово-минеральное, кристаллохимическое состояние и структуру хромофора в окрашивающем веществе, его конденсированное состояние и количество».
Целью работы является исследование характеристик керамичеких материалов, полученных при обжиге глины Салмановского месторождения.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:
• создание линейки образцов, выполненных с разными концентрациями добавки хромофора РегОзпри разных температурах;
з
• подготовка обожженных образцов к дальнейшим исследованиям;
• исследование образцов при помощи рентгеновской дифрактометрии, растровой электронной микроскопии и мессбауровской спектроскопии;
• интерпретация данных результатов и выявление связей между цветом образцов и результатами исследований.
Работа была выполнена на основе материалов производственной и преддипломной практики, печатных материалов специалистов керамической промышленности, материалах периодической печати и ресурсах сети Интернет.
Наиболее заметный вклад в исследование, анализ и решение проблем в тех областях, с которыми связана тема выпускной квалификационной работы, внесли работы таких учёных, как А.П. Зубехин, Н.Д. Яценко, М.Б. Седельникова, Г.Н. Масленникова и другие.
В первой главе описаны основы теории окраски керамических материалов. Вторая глава содержит описание практической части работы с описанием методов исследований при помощи рентгенофазового анализа, растрового электронного микроскопа и мессбауэровского спектрометра. Третья глава включает в себя результаты исследований, их интерпретацию и выявление закономерностей.
Уменьшение окраски образцов связано с распределением железа в твёрдых высокотемпературных растворах, в нашем случае, в диопсиде, коэффициент отражения которого значительно выше, чем у РегОз. Наличие железа в этом минерале было подтверждено мессбауэровскими исследованиями.
Светлые оттенки керамических образцов с изначально содержащимся железом, как это можно увидеть на РЭМ-фотографии глины в области «Спектр 1» наблюдается 2% Ре (рис. 23), связаны с полным отсутствием или уменьшением самостоятельных сильно-окрашивающих фаз, таких как гематит, магнетит, двухкальциевый феррит, фаялит и др.
По результатам мессбауэровских исследований можно заметить, что изначально железо изоморфно замещало магний в клинохлоре и алюминий в мусковите. В процессе обжига клинохлор и мусковит распадаться на более простые минералы и железо переходило в аморфную фазу. После чего при более высоких температурах образовывались новые минералы, в том числе диопсид, в котором часть магния и кальция изоморфно замещается железом и некоторыми другими элементами.
Также, уменьшение окраски можно связать с растворением a-FегОзи других железосодержащих фаз в образующейся при спекании керамики жидкой фазе (расплаве). Образование этого расплава можно зафиксировать по аморфному гало, которое можно увидеть по результатам рентгенофазового анализа. В таком
1 i г
случае ионы Fe входят в структуру стеклофазы, изоморфно замещая [AIO4] "<-*• [Fe04]5', что не повышает способности к окрашиванию стекла ионами железа, которая минимальна по сравнению с другими фазами. Повышенное содержание кальцесодержащих минералов увеличивает количество аморфной фазы, что обеспечивает уменьшение количества свободного а-РегОз и фиксацию ионов
-Э 1
Fe в структурной сетке стеклофазы.
Полученные результаты показывают, что на изменения окраски керамики существенно влияет не только кристаллизация диопсида, коэффициент отражения которого в 2-3 раза больше, чем у a-Fe203, но и количество образующейся стеклофазы.
