ИСТИНА

Проект направлен на решение задачи по разработке подходов к управлению процессами кристаллизации при нагревании минеральных стекол и непрерывных волокон на их основе, использующихся при получении композитов. Объектом исследования являются минеральные стекла и волокна на основе базальтов. В проекте предполагается установить механизм кристаллизации. Решение поставленной задачи предполагает установление кинетических и микроструктурных особенностей процесса кристаллизации, изучение закономерностей влияния условий термической обработки и химического состава стекла на процессы, протекающие при нагревании (расслоение, окисление, фазовые переходы). Особое внимание планируется уделить влиянию катионов Fe+2 и Fe+3. Для выявления основных закономерностей “состав - структура - свойства” в минеральных стеклах и волокнах будут применены современные методы исследования: мессбауэровская спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, EXAFS-спектроскопия, термоаналитические и рентгеновские методы исследования. В ходе работы будут определены механические свойства волокон.

Проект направлен на решение задачи по разработке подходов к управлению процессами кристаллизации при нагревании минеральных стекол и непрерывных волокон на их основе, использующихся при получении композитов. Объектом исследования являются минеральные стекла и волокна на основе базальтов. В проекте установлен механизм кристаллизации. В ходе выполнения поставленных задач было установлены кинетические и микроструктурные особенности процесса кристаллизации, изучены закономерности влияния условий термической обработки и химического состава стекла на процессы, протекающие при нагревании (расслоение, окисление, фазовые переходы). Изучен процесс кристаллизации минеральных волокон при термической обработке в окислительной атмосфере. Показано, что кристаллизации непрерывных волокон происходит в 3 этапа: образование кристаллов шпинелидной фазы (алюминий замещенного маггемита), которые выступают в качестве центров кристаллизации, на образовавшихся зародышах происходит кристаллизации пироксеновой фазы (авгита), при температуре выше 900 °С происходит образование плагиоклазов (анортита). В ходе работы был разработан подход к изменению степени окисления катионов железа в базальтовых волокнах и установлена зависимость условий получения и термической обработки (температура, время выдержки, атмосфера) от содержания катионов Fe2+/Fe3+ в минеральных стеклах. Определена роль локального окружения катионов железа в минеральных стеклах в процессе их кристаллизации На основании полученных результатов сделан вывод о том, что при полном восстановлении катионов железа в волокнах происходит увеличение термической стойкости материала. Методом мессбауэровской спектроскопии показано, что катионы Fe2+ преимущественно находятся в октаэдрические окружении, что приводит к незначительному снижению температуры стеклования. В то же время изменения соотношения Fe2+/Fe3+ приводит к изменению механизма кристаллизации в волокнах. Вследствие восстановительной обработки волокон образование шпинелидной фазы на первом этапе кристаллизации в значительной мере затруднено, что приводит к увеличению температуры начала кристаллизации на 40 – 50 градусов. Для выявления основных закономерностей “состав - структура - свойства” в минеральных стеклах и волокнах были применены современные методы исследования: мессбауэровская спектроскопия, сканирующая электронная микроскопия, EXAFS-спектроскопия, термоаналитические и рентгеновские методы исследования. В ходе работы будут определены механические свойства волокон. По результатам работы опубликована 1 статья в российском журнале “Физика и химия стекла” и подготовлена к публикации еще 1 в зарубежном журнале Non-crystalline Solids.