Реферат по дисциплине Материалы и Компоненты Электронных средств Слюда и слюдяные материалы

3.2 Вспучивание и выделение воды

Вспучивание – физический процесс, происходящий в кристаллах слюды при их нагревании и заключающийся в избыточном (над температурным расширением) увеличении толщины кристаллов.

Вспучивание слюд вызывается следующими явлениями:
1. Увеличением объема закрытых микро- и макрополостей в кристалле слюды, заполненных главным образом газообразной и пленочной водой.
2. Неоднородным тепловым расширением вдоль спайности, обусловленном различным химизмом отдельных слоев кристалла, приводящим к их изгибу (механизм бипластин).
3. Выделением при высоких температурах в закрытые расслоения конституционных гидроокислов (превращающихся затем в молекулы воды), как наиболее слабо связанных с решеткой кристалла (высокотемпературное вспучивание мусковитов и флогопитов).
Вспучивание приводит к расслоению кристалла на тонкие перемеживающиеся между собой области.
Низкотемпературное вспучивание может быть при определенных условиях использовано для облегчения расщепляемости флогопитов.
Высокотемпературное вспучивание, как правило, приводит к порче крупных кристаллов и резкому ухудшению их физических свойств.
Явление вспучиваемости слюд можно описать следующими характеристиками:
1. Температурой начала вспучивания.
2. Температурой максимального вспучивания.
3. Величиной максимального вспучивания.
4. Величиной остаточного вспучивания после нагрева до температуры максимального вспучивания.
Из характера температурного вспучивания можно сделать следующие выводы:
1. Высокотемпературное вспучивание мусковитов начинается с 500–6000С, достигает максимума при 800–8500С (за счет выделения конституционной воды с максимумом в области 7000С).
Величина наибольшего вспучивания достигает 500–600%, а остаточного – 200–250%.
2. Высокотемпературное вспучивание флогопитов начинается при 700–9000С, достигая 1000%, с выделением основной массы воды при 1000–12000С.
Выделение воды при этих высоких температурах уже существенно не сказывается на вспучивании вследствие температурного разрушения кристалла.
Конституционные гидроксилы связаны в решетке флогопитов значительно прочнее, чем у мусковитов, и вспучивание кристаллов флогопита до 7000 обусловлено лишь растворенной в них молекулярной водой.
Низкотемпературное вспучивание флогопитов в первом нагреве в воздухе при атмосферном давлении начинается у гидратированных кристаллов при 100–1500С и довольно быстро растет с температурой. Это объясняется ростом давления насыщенных паров воды в микрополостях кристалла.
Затем, когда вследствие расширения полостей пар становится ненасыщенным, происходит дальнейшее изменение их объема с температурой за счет линейного расширения газа вплоть до высокотемпературного вспучивания.
Температура начала вспучивания и его величина сильно зависят от внешнего давления на образец. В вакууме вспучивание при повторных нагревах начинается с комнатных температур.
С повышением давления на кристалл температура начала вспучивания растет так же, как растет с температурой давление насыщенных паров воды. Поэтому при нагревании в закрытых автоклавах с водой даже гидратированные флогопиты расслаиваются очень незначительно и главным образом за счет их физико-химической неоднородности.