7. Системы SrO-SiO2 и BaO-SiO2

Cистемы SrO-SiO₂ и BaO-SiO₂ важны как частные для более сложных систем, имеющих существенное значение в технологии стронциевых и бариевых стекол, стронциевых глазурей и в производстве бариевых цементов.

Кроме того, представляет интерес сопоставление диаграмм со щелочноземельными металлами.

Рис. 1.37. Диаграмма состояния системы SrO-SiO₂

В стронцийсодержащей системе, изученной П.Эскола (рис. 1.37), образуются два химических соединения: метасиликат SrO ^. SiO₂ и ортосиликат стронция 2SrO ^. SiO₂.

Метасиликат стронция SrO ^. SiO₂ плавится без разложения при 1580 ^оС. Относится к моноклинной сингонии. С SiO₂ образует эвтектику с температурой плавления 1358 ^оС.

Ортосиликат стронция 2SrO ^. SiO₂ плавится инконгруэнтно при температуре выше 1750 ^оС. С метасиликатом дает эвтектику с температурой плавления 1545 ^оС. Образует непрерывный ряд твердых растворов с 2BaO ^. SiO₂ и 2СаO ^. SiO₂.

В высококремнеземистой части системы установлена область стабильной ликвации. Высоковязкая жидкость при температуре ликвидуса 1693 ^оС содержит 97,6 % SiO₂, а менее вязкая – 70 % SiO₂. Верхняя критическая точка купола несмешиваемости отвечает температуре 1920 ^оС (сравните с магниевой системой – около 2150 ^оС и кальциевой – 2100 ^оС). Температурное положение линии ликвидуса в области ликвации практически остается постоянным у магниевой, кальциевой и стронциевой систем. Инвариантные точки системы приведены в таблице 1.8.

Таблица 1.8. Инвариантные точки в системе SrO-SiO₂

№	Сосуществующие фазы	Процесс	Состав, мас.% SrO SiO2			Темпера-тура, оС
1.	2SrO . SiO2 + SrO . SiO2 + жидкость	эвтектика	65,5	34,5	1545
2.	SrO . SiO2 +SiO2 + жидкость	эвтектика	46,18	53,85	1358
3.	SrO . SiO2 + жидкость	плавление	63,2	36,8	1578
4.	SiO2 + две жидкости	ликвация	30,0	70,0	1693
5.	SiO2 + две жидкости	ликвация	2,4	97,6	1693

Система BaO-SiO₂ (рис. 1.38) несколько более сложная по сравнению со стронциевой. В ней образуются четыре химических соединения: дисиликат бария BaO ^. 2SiO₂ с конгруэнтным плавлением при 1420 ^оС; двухбариевый трисиликат 2BaO ^. 3SiO₂, плавится при 1450 ^оС конгруэнтно; метасиликат бария BaO ^. SiO₂ с конгруэнтным плавлением при 1604 ^оС и ортосиликат 2BaO ^. SiO₂ – единственное инконгруэнтно плавящееся выше 1700 ^оС соединение.

При реакциях в твердом состоянии возможно образование соединения 3BaO ^. SiO₂. Однако на диаграмме состояния оно не проявляется.

Метасиликат бария имеет две полиморфные формы. -Форма образуется при твердофазовом синтезе.

Рис. 1.38. Диаграмма состояния системы BaO-SiO₂

В структуре двухбариевого трисиликата установлено наличие кремнекислородного пояса из (Si₆O₁₆)^8-, образованного полимеризацией трех одиночных цепочек (Si₂O₆)^4-. Этот пояс образует твердые растворы с метасиликатом и дисиликатом бария в пределах от 58,5 до 62,5 % SiO₂.

Для дисиликата бария обнаружены две энантиотропные полиморфные разновидности; низкотемпературная -BaO ^. 2SiO₂ (санборнит) и высокотемпературная - BaO ^. 2SiO₂. Взаимный переход осуществляется при 1350 ^оС. Дисиликат бария имеет сложную структуру. Плотность – 3,71 ^. 10³ кг/м³.

В отличие от предыдущих систем с оксидами двухвалентных металлов в системе ВаО-SiO₂ стабильная ликвация отсутствует. Однако в области S-образного хода кривой ликвидуса, по данным Э.Левина и Дж.Клека, есть область метастабильной ликвации. Критическая точка имеет температуру 1430 ^оС и отвечает составу (в мас.%): 18,5 % ВаО и 81,5 % SiO₂. Инвариантные точки системы приведены в таблице 1.9.

Таблица 1.9. Инвариантные точки системы ВаО-SiO₂

№	Сосуществующие фазы	Процесс		Состав, мас.% ВаO SiO2		Темпера-тура, оС
1.	2ВаO . SiO2 + ВаO . SiO2 + жидкость		эвтектика	74,5	25,5	1551
2.	ВаO . SiO2 + жидкость		плавление	71,8	28,2	1604
3.	ВаO . SiO2 + 2ВаO . 3SiO2 + жидкость		эвтектика	65,0	35,0	1437
4.	2ВаО .3SiO2 +жидкость		плавление	62,9	37,1	1450
5.	ВаО . 2SiO2 + жидкость		плавление	56,0	44,0	1420
6.	ВаО . 2SiO2 + SiO2 + жидкость		эвтектика	47,0	53,0	1374