Từ giản đồ nhiễu xạ tia X cho thấy hầu hết các mẫu đều xuất hiện pha diopsit và pha forsterit.
Các pha được hình thành với cường độ pic đặc trưng của các mẫu được trình bày trong bảng 3.4 và hình 3.14, 3.15, 3.16, 3.17, 3.18, 3.19.
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 21
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 13.80 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 39.62 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 21.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.882 d=3.712 d=3.483 d=3.333 d=3.224 d=2.992 d=2.938 d=2.893 d=2.762 d=2.563 d=2.511 d=2.455 d=2.387 d=2.342 d=2.291 d=2.200 d=2.152 d=2.133 d=2.105 d=2.037 d=2.016 d=1.994 d=1.965 d=1.830 d=1.749 d=1.669 d=1.623 d=1.580 d=1.550 d=1.529 d=1.514 d=1.500 d=1.478 d=1.410 d=1.392 d=1.375 d=1.351d=2.268 d=2.244
Hình 3.14: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 0,5% ZrO2
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 22
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 13.57 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 58.44 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 22.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 11 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500 600
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.871 d=3.716 d=3.489 d=3.327 d=3.219 d=2.987 d=2.932 d=2.891 d=2.764 d=2.561 d=2.507 d=2.455 d=2.339 d=2.281 d=2.244 d=2.196 d=2.131 d=2.104 d=2.035 d=2.017 d=1.988 d=1.965 d=1.825 d=1.749 d=1.664 d=1.622 d=1.576 d=1.548 d=1.499 d=1.478 d=1.449 d=1.412
Hình 3.15: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 1% ZrO2 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 23
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 14.72 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 49.31 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 23.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500 600
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.885 d=3.715 d=3.489 d=3.340 d=3.225 d=2.986d=2.943 d=2.892 d=2.769 d=2.564 d=2.514 d=2.458 d=2.344 d=2.296 d=2.252 d=2.208 d=2.152 d=2.129 d=2.106 d=2.038 d=2.013 d=1.966 d=1.832 d=1.751 d=1.671 d=1.623
d=1.656
d=2.270 d=1.561 d=1.549 d=1.527 d=1.501 d=1.483 d=1.463 d=1.420 d=1.408 d=1.388 d=1.370 d=1.351
Hình 3.16: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 1,5% ZrO2
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 24
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 16.36 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 46.98 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 24.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500 600
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.885 d=3.720 d=3.630 d=3.493 d=3.335 d=3.226 d=2.992 d=2.941 d=2.895 d=2.768 d=2.563 d=2.511 d=2.460 d=2.388 d=2.348 d=2.288 d=2.199 d=2.154 d=2.132 d=2.107 d=2.040 d=2.015 d=1.996 d=1.965
d=2.268 d=1.826 d=1.751 d=1.670 d=1.623 d=1.551 d=1.525 d=1.501 d=1.481 d=1.452 d=1.416 d=1.374
Hình 3.17: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 2% ZrO2 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 25
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 15.88 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 49.74 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 25.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.886 d=3.727 d=3.622 d=3.491 d=3.334 d=3.222 d=2.995 d=2.936 d=2.893 d=2.767 d=2.565 d=2.510 d=2.460 d=2.280 d=2.197 d=2.133 d=2.104 d=2.070 d=2.039 d=2.019 d=1.992 d=1.967 d=1.936 d=1.825 d=1.751 d=1.700 d=1.669 d=1.624 d=1.578 d=1.553 d=1.531 d=1.500 d=1.480
d=1.511 d=1.448 d=1.414 d=1.351
Hình 3.18: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 2,5% ZrO2
Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample 26
01-084-1402 (C) - Forsterite, syn - Mg2SiO4 - Y: 12.37 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.75490 - b 10.19850 - c 5.97920 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 01-076-0237 (C) - Diopside subcalcic - Ca0.8Mg1.2(SiO3)2 - Y: 53.28 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 9.72700 - b 8.91200 - c 5.24500 - alpha 90.000 - beta 106.360 - gamma 90.000 - Base-cente File: Thao K22 mau 26.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 20.000 ° - End: 70.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 1. s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 12 s - 2-Theta: 20.000 ° - Theta: 10.000 ° - Chi: 0.00
Lin (Cps)
0 100 200 300 400 500
2-Theta - Scale
20 30 40 50 60 70
d=3.868 d=3.706 d=3.476 d=3.320 d=3.212 d=2.988 d=2.923d=2.890 d=2.760 d=2.559 d=2.503 d=2.453 d=2.269 d=2.189 d=2.151 d=2.130 d=2.103 d=2.062 d=2.033d=2.018 d=1.985 d=1.962 d=1.876 d=1.821 d=1.748 d=1.709 d=1.685 d=1.668 d=1.622 d=1.591 d=1.549 d=1.532 d=1.497 d=1.478 d=1.449 d=1.409 d=1.377
Hình 3.19: Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu chứa 3% ZrO2
Bảng 3.4: Các pic đặc trưng của các pha tinh thể trong các mẫu có hàm lượng ZrO2 khác nhau
Mẫu Pha tinh thể
Diopsit Forsterit
2θ (o) d (Å) I (Cps) 2θ (o) d (Å) I (Cps)
M21
29,9 35,5 56,5
2,992 2,511 1,623
430 280 100
36,5 2,456 85
M22
29,9 35,5 56,5
2,987 2,507 1,622
470 255 110
36,5 2,455 70
M23
29,9 35,5 56,5
2,986 2,514 1,623
520 330 120
36,5 2,458 90
M24 29,9 2,992 470 36,5 2,460 90
35,5 56,5
2,511 1,623
285 90 M25
29,9 35,5 56,5
2,995 2,510 1,624
445 265 90
36,5 2,460 75
M26
29,9 35,5 56,5
2,988 2,503 1,622
415 230 95
36,5 2,453 56
Hình 3.20: Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc cường độ pha diopsit vào hàm lượng ziriconi (IV) oxit.
ZrO2 ảnh hưởng chủ yếu đến quá trình kết tinh của pha tinh thể diopsit. Điều này cũng được các tác giả [4,10] giải thích rằng sử dụng thêm một số oxit có độ nóng chảy cao, có cấu trúc gần giống với cấu trúc tinh thể của sản phẩm, vai trò của nó sẽ làm mầm tinh thể trong quá trình nóng chảy mẫu chất rắn, đồng thời làm xuất hiện mầm tinh thể sớm để từ đó tinh thể được hình thành và hoàn thiện.
Trên giản đồ XRD không thấy xuất hiện các pic đặc trưng của ZrO2 độc lập.
Vì vậy chúng tôi cho rằng Zr4+ có thể đã thay thế vị trí Mg2+, Ca2+ thay thế vị trí
trong mạng tinh thể để tạo thành hệ (CaMg)2-xZrxSi2O6 hoặc thay thế vị trí Si4+ tạo thành hệ (CaMg)2Si2-xZrxO6.
Nhìn vào đồ thị hình 3.20 dễ nhận thấy rằng khi có mặt ZrO2 cường độ pha diopsit của các mẫu đều giảm so với mẫu không có ZrO2. Cường độ pha diopsit tăng khi hàm lượng Ziriconi (IV) oxit tăng từ 0,5÷1,5% và giảm dần khi hàm lượng ZrO2 tăng từ 1,5÷3%.
Trên cơ sở các mẫu sản phẩm gốm thu được chúng tôi chọn các mẫu M20, M23, M26 mẫu không có phụ gia và mẫu với hàm lượng 1,5% và 3% ZrO2 để nghiên cứu hình thái học bằng chụp hình ảnh SEM cấu trúc của gốm diopsit.
3.6.2. Kết quả ảnh SEM
Chúng tôi tiến hành chụp SEM các mẫu M20, M23, M26. Kết quả được trình bày trên hình 3.21, 3.22, 3.23.
Hình 3.21: Ảnh SEM của mẫu M20
Hình 3.22: Ảnh SEM của mẫu M23
Hình 3.23: Ảnh SEM của mẫu M26
Nhìn vào kết quả ảnh SEM chúng ta thấy khi cho thêm chất phụ gia thì kích thước của hạt nhỏ hơn so với mẫu không phụ gia. Trong 3 mẫu thì sự phân bố hạt của mẫu 26 là đồng đều và chắc đặc hơn cả, cỡ hạt đạt trung bỡnh 1-3àm. Và xột về hình thái học chúng ta thấy các hạt tinh thể có hình lăng trụ.
3.7. Ảnh hưởng của Ziriconi (IV) oxit đến các tính chất của vật liệu