Разработка и испытания опытных образцов стеклокристаллического материала для ювелирной промышленности (заключительный)

Отчет 89 с., 68 рис., 18 табл., 2 ч., 68 источн. СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ, БЕЗ ПУЗЫРЬКОВ ВОЗ-ДУХА, ИСКУССТВЕННЫЕ КАМНИ, ИЗУМРУДЫ, РУБИНЫ, САПФИРЫ Цель работы: Разработка состава для синтеза изумрудов. Разработка со-става для синтеза рубинов. Разработка состава для синтеза сапфиров. Разработка температурно-временных режимом синтеза (плавление исходной смести, осветление, гомогенизации, охлаждение расплавленного материала, придание необходимой формы, отжига, последующую дополнительную термообработку). Разработка методики дегазации составов (изумрудов, рубинов, сапфиров) при помощи высокотемпературной обработки под давлением. Изготовление опытных образцов стеклокристаллического материала. Тестирование опытных образцов стеклокристаллического материала (спектральные характеристики, микротвердость, температура размягчения, наличие свилей). 1. Разработан состав для синтеза изумрудов. Проведены сопоставления оттенков в виде диаграмм интенсивности RGB-компонент. Анализ полученных данных показывает хорошее совпадение: во всех случаях расхождение интенсивности RGB-компонентов не превышает 10%. Подтверждено, что возможно синтезировать стеклокристаллический материал, который соответствует по физическим и оптическим свойствам природным изумрудам. На основании проведенной серии экспериментальных варок разработан и верифицирован состав опорных алюмосиликатных систем, определены оптимальные концентрации нуклеатора для достижения прозрачности, локализованы границы диапазона выбора концентрации красителя и температурных режимов стадий предситаллизации и ситаллизации. Показано, что комбинация послед-них непосредственно определяет искомую цветовую гамму получаемого материала. 2. Разработан состав для синтеза рубинов. Проведены сопоставления оттенков в виде диаграмм интенсивности RGB-компонент. Анализ полученных данных показывает хорошее совпадение: практически во всех случаях рас-хождение интенсивности RGB-компонентов не превышает 15%. Подтверждено, что возможно синтезировать стеклокристаллический материал, который соответствует по физическим и оптическим свойствам натуральным рубинам. На основании проведенной серии экспериментальных варок разработан и верифицирован состав опорных алюмосиликатных систем, определены оптимальные концентрации нуклеатора для достижения прозрачности, локализованы границы диапазона выбора концентрации красителя и температурных режимов стадий предситаллизации и ситаллизации. Показано, что комбинация последних непосредственно определяет искомую цветовую гамму получаемого материала. 3. Разработан состав для синтеза сапфиров. Проведены сопоставления оттенков в виде диаграмм интенсивности RGB-компонент. Анализ полученных данных показывает хорошее совпадение: во всех случаях расхождение интенсивности RGB-компонентов не превышает 10%. Подтверждено, что возможно синтезировать стеклокристаллический материал, который соответствует по физическим и оптическим свойствам природным сапфирам. На основании проведенной серии экспериментальных варок разработан и верифицирован состав опорных алюмосиликатных систем, определены оптимальные концентрации нуклеатора для достижения прозрачности, предложено и верифицировано оригинальное авторское решение восстановление рутила Ti2O3 из нуклеатора TiO2, дающего искомую синюю цветовую гамму природного сапфира. 4. Разработаны температурно-временные режимы синтеза (плавление исходной смести, осветление, гомогенизации, охлаждение расплавленного материала, придание необходимой формы, отжига, последующую дополнительную термообработку). Плавление исходной смеси осуществляется при температуре 1580°C - 1620°C. Процесс варки осуществляется два - три часа, в течение данного времени стекломасса осветляется. Отжиг в муфельной печи осуществляется при температуре 650°C, время выдержки 30 - 45 минут. Дополнительная термообработка осуществляется три часа «выход» при температуре 750 °C затем «выдержка» 6 часов, далее подъемная температура 950 °C, три часа «выход» и «выдержка» 6 часов. После чего происходит «традиционное» охлаждение вместе с печкой в течении 24 часов до комнатной температуры (после 100 °C можно открыть дверь печи). В свою очередь при температуре выше 950 °C материал теряет прозрачность, а при температуре 1300 °C про-исходит размягчение (наступает так называемая температура размягчения). 5. Разработана методика дегазации составов (изумрудов, рубинов, сапфиров) при помощи высокотемпературной обработки под давлением. Она базируется на методе компринирования на лабораторной установке горячего изостатического прессования. В результате данная методика позволила полностью устранить включения пузырей. 6. Изготовлены опытные образцы стеклокристаллического материала. В том числе, трех групп следующих типоразмеров: – полусфера не более 7 мм в диаметре и высотой не более 5 мм; – блок размером не более 40 х 60 х 80; – пластина толщиной не более 10 мм и размерами не более 100 х 100 мм. 7. Выполнено тестирование опытных образцов стеклокристаллического материала (спектральных характеристик, микротвердости, температуры размягчения, наличия свилей). Опытные образцы имеют следующие количественные параметры, определяющие выполнение научно-техническим продуктом своих функций: 1. Твердость (шкала Мооса) = 7,5 – 8; 2. Показатель преломления = 1.57 – 1.68; 3. Плотность = 2.7 – 3.3; 4. Температура размягчения = 1300 °C; 5. Газообразные включения не более 30 %. Рекомендуется использовать результаты НИОКР в качестве материала для бижутерии, ювелирной промышленности. Все поставленные задачи успешно выполнены в соответствии с Техническим заданием и Календарным планом.