| Результаты этапа: Получены минеральные волокна с различным содержанием оксидов железа. Образцы волокон были отожжены при разной температуре и разном времени выдержки в окислительной, инертной и восстановительной атмосферах. Показано, что при нагревании в температурном интервале 600-700 °С происходит процесс ликвации, при температуре 700 – 850 °С происходит окисление катионов Fe2+ кислородом воздуха, сопровождающееся диффузией двухвалентных катионов кальция, магния и железа на поверхность волокна с последующим образованием кристаллов железосодержащей шпинельной фазы. Для ингибирования этого процесса было предложено использовать предварительное глубокое восстановление катионов железа в расплаве углеродом. |
| Результаты этапа: Получены минеральные стекла и волокна с пониженным содержанием оксидов железа восстановлением углеродом (с содержанием оксидов железа до 0,4 масс. %). Получены минеральные стекла и волокна с содержанием оксида фосфора 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5 и 3 масс. %. Для всех образцов определена последовательность фазовых превращений в волокнах при кристаллизации и рассчитаны кинетические параметры образования фаз. Установлено, что кристаллизация волокон на воздухе начинается с полного окисления катионов железа и образования суперпарамагнитных частиц со структурой обращенной шпинели, которые выступают в роли зародышей кристаллизации пироксеновой фазы. Показано, что предварительное восстановление железа в волокне понижает температуру стеклования и температуры кристаллизации силикатов и предотвращает образование зародышей железосодержащей шпинельной фазы, не влияя на энергию активации кристаллизации пироксена. Установлено, что удаление катионов железа из волокна предотвращает кристаллизацию шпинелидов и пироксенов в области температур до 900 °C, но в то же время увеличивает вязкость расплава обезжелезенного стекла и, как следствие, повышает температуру получения волокон. Показано, что волокна с пониженным содержанием катионов железа имеют значительно меньшую плотность, более высокий показатель модуля упругости и лучше сохраняют механические свойства при нагревании, чем волокна, полученные из природного базальта. Установлено, что увеличение содержания P2O5 до 2 мас.% повышает прочность и модуль упругости волокон. Увеличение содержания P2O5 до 3 мас.% приводит к усилению ликвационных явлений в волокне и препятствует кристаллизации цепочечных силикатов, способствуя формированию кальций-магниевых фосфатов и гематита. Работа выполнена в полном объеме. |
