Про будову багатокомпонентної системи CaO-Fe2O3-Al2O3 -SiO2

Анотація

На основі сполук оксидної системи CaO -Fe₂O₃ - Al₂O₃ - SiO₂ розробляються високотемпературні вогнетривкі матеріали для металургії, енергетики та інших галузей. Оскількі такі матеріали використовують за високих робочих температур виникає зацікавленість у дослідженні реакцій в зазначеної системи за температур експлуатації до 1500 °С. До ціеї оксидної системи також належать композиції алюмосилікатне волокно — базальтове волокно, які за рахунок високих теплоізоляційних властивостей, є перспективними для використання в чорної та кольорової металургії, машинобудуванні, енергетиці та інших галузях. У зв'язку з цим викликає інтерес більш детальне теоретичне дослідження її субсолідусної будови. У роботі приведені результати розрахунку вільної енергії Гіббса для супряженої реакції в обраній багатокомпонентній системі. На основі проведених термодинамічних розрахунків встановлено можливість протікання супряженої реакції   CaAl₂Si₂O₈ + 3CaAl₁₂O₁₉ + 17Fe₂O₃ = 2Ca₂Al₂SiO₇ + 17Fe₂Al₂O₆ .  а також показано, що реакція між фазами Ca₂Al₂SiO₇ та Fe₂Al₂O₆ в інтервалі температур 300-1700 К не відбувається. Встановлено  існування коноди Ca₂Al₂SiO₇ – Fe₂Al₂O₆ а комбінація фаз CaAl₂Si₂O₈ + CaAl₁₂O₁₉ + Fe₂O₃ в інтервалі температур 300-1500 К  утворює між собою “порожній” трикутник. Наведено температурні інтервали співіснування комбінацій фаз та побудовано область системи Ca₂Al₂SiO₇–FeAlO₃–CaAl₂Si₂O₈–CaAl₁₂O₁₉-Fe₂O₃. За результатами проведених теоретичних досліджень встановлено, що розглянута багатокомпонентна система розбивається на 25 елементарних тетраедрів для яких наведено температури і склад евтектик. Побудовано топологічний граф взаємозв'язку елементарних тетраедрів, який в подальшому дасть можливість відслідковувати зміну фазового складу композицій. Проведено оцінку відносного об’єму і температури появи розплаву в елементарних тетраедрах,  визначено мінімальну температуру появи розплаву. Надані перспективні області системи придатні для виготовлення вогнетривких теплоізоляційних матеріалів. Проведені дослідження можуть бути застосовани при розробки та застосування вогнетривких матеріалів, наприклад в системах мулітокремнеземисте волокно -базальтове волокно. вогнетрив-шлак та інших.