Кальций-магниевые и алюмосиликаты как наполнители полимерных и керамических материалов

В общем случае, на начальной стадии, называемой «припекание», происходит формирование контактов между частицами исходных порошковых компонентов с сохранением границ между ними [80]. На основном этапе реакции обособляются «фаза вещества» и «фаза пустоты». Происходит спекание в объеме отдельных областей и разделение этих областей «фазой пустоты» (фрагментация). Затем имеет место образование и зарастание замкнутых пор, а также удаление закрытых пор. В действительности, эти стадии могут протекать одновременно. В снижении свободной энергии выделяют следующие стадии: 1 − уменьшение пористости (причем эта стадия имеет две особенности: залечивание пор и уменьшение количества пор, при снижении и сохранении их общего объема − коалесценция); 2 − увеличение размеров зерен − рекристализация; 3 − распределение фаз (твердых и стеклообразных) в объеме изделия. Движущей силой на всех стадиях является стремление системы к минимуму свободной энергии. Последовательность стадий спекания, конечно, условна. В некоторых случаях при обжиге материал прежде уплотняется и, лишь когда усадка (уплотнение) уже не значительны, упрочняется. Это обстоятельство позволяет предположить, что процесс припекания идет на последней стадии спекания, а не на первой. Скорость твердофазовой реакции лимитируется двумя факторами: 1. скоростью собственно химического взаимодействия компонентов (обычно лишь на самых первых этапах процесса); 2. скоростью диффузии (лимитирующая роль диффузии усиливается по мере роста толщины слоя продуктов реакции). Температура увеличивает и скорость химической реакции, и скорость диффузии компонентов. Твердофазовые реакции являются экзотермическими и, как правило, многоступенчатыми, т.е. образованию конечного продукта предшествует последовательное возникновение ряда промежуточных веществ. Протекают они между тонкодисперсными веществами, зёрна которых тесно соприкасаются лишь очень ограниченной частью поверхности. Поэтому при постоянной температуре скорость твердофазового синтеза возрастает: 1. с увеличением дисперсности материалов; 2. с повышением степени перемешивания; 3. с увеличением площади контакта между частицами, за счет дополнительного компрессионного воздействия [81]. 50