1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 5, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 5, стр. 548-551

Структурные изменения в керамике MgAl2O4 в процессе высокотемпературного изостатического прессования

А. А. Дунаев 1, С. Б. Еронько 1, Б. А. Игнатенков 1, А. И. Маркова 2, М. В. Нарыкова 3, П. М. Пахомов 2, С. Д. Хижняк 2, А. Е. Чмель 3, *

1 Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова
172171 Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, 36, Россия

2 Тверской государственный университет
170002 Тверь, Садовый пер., 35, Россия

3 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
194021 Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26, Россия

* E-mail: chmel@mail.ioffe.ru

Поступила в редакцию 30.11.2022
После доработки 12.04.2023
Принята к публикации 13.04.2023

Аннотация

Керамика из алюмомагниевой шпинели MgAl2O4 подвергалась высокотемпературному изостатическому прессованию. Процедура привела к увеличению плотности керамики на 0.28% по сравнению с образцами, полученными первичным горячим прессованием. Методом ИК-спектроскопии оценены структурные изменения в уплотненном материале. В ИК-спектре отражения, записанном в области 40–1000 см–1, увеличение плотности проявилось в уменьшении интенсивности ряда полос изолированных колебаний, локализованных в тетраэдрах MgO4 и AlO4. Эффект отнесен смешению колебаний в тетраэдрических структурных единицах в уплотненной керамике. Этот результат показал, что консолидация материала происходит с увеличением внутренней связности кристаллитов. В то же время валентные колебания групп Al–O в октаэдрах AlO6 сохранили частоту и интенсивность после изостатического прессования, что свидетельствует об отсутствии наведенных термообработкой стехиометрических искажений.

Ключевые слова: керамика, алюмомагниевая шпинель, высокотемпературное изостатическое прессование, ИК-спектроскопия

Список литературы

  1. Ganesh I. A Review On Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel: Synthesis, Processing and Applications // Int. Mater. Rev. 2013. V. 58. № 2. P. 63–112. https://doi.org/10.1179/1743280412Y.0000000001

  2. Габелков С.В., Тарасов Р.В., Полтавцев Н.С., Курило Ю.П., Старолат М.П., Андриевская Н.Ф., Миронова А.Г., Дедовская Е.Г., Дитвиненко Л.М., Белкин Ф.В. Фазовые превращения при низкотемпературном синтезе MgAl2О4 // Неорган. материалы. 2007. Т. 43. № 4. С. 462–470.

  3. Garner F.A., Hollenberg G.W., Hoobs F.D., Ryan J.L., Li Z., Black C.A., Bradt R.C. Dimension Stability, Optical and Elastic Properties of MgAl2O4 Spinel Irradiated in FFTF to Very High Exposures // J. Nucl. Mater. 1994. V. 212–215. P. 1087–1090. https://doi.org/0.1016/0022-3115(94)91000-6

  4. Sokol M., Ratzker B., Kalabukhov S., Dariel M.P., Galun E., Frage N. Transparent Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel Fabricated By Spark Plasma Sintering // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1706283. https://doi.org/10.1002/adma.201706283

  5. Gajdowski K., Böhmler J., Lorgouilloux Y., Lemonnier S., d’Astorg S., Barraud E., Leriche A. Influence of Post-HIP Temperature on Microstructural and Optical Properties of Pure MgAl2O4 Spinel: From Opaque to Transparent Ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2017. V. 37. P. 5347–5351. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.07.031

  6. Tsai D.S., Wang C.T., Yang S.J. Hot Isostatic Pressing of MgAl2O4 Spinel Infrared Windows // Mater. Manuf. Processes. 1994. V. 9. P. 709–719. https://doi.org/10.1080/10426919408934941

  7. Shi Zh., Zhao Q., Guo B., Ji T., Wang H. A Review on Processing Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel (MgAl2O4): Sintering Techniques, Material Properties and Machinability // Mater. Design. 2020. V. 193. P. 10858. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108858

  8. Gilde G., Patel P., Patterson P., Blodgett D., Duncan D., Hahn D. Valuation of Hot Pressing and Hot Isostatic Pressing Parameters on The Optical Properties of Spinel // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. P. 2747–2751. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00527.x

  9. Толстикова Д.В., Михайлов М.Д., Смирнов В.М. Особенности синтеза наночастиц алюмомагниевой шпинели в расплаве хлорида калия // Журн. общ. химии. 2014. Т. 84. № 10. С. 1744–1745.

  10. Chmel A., Eronko S.B., Kondyrev A.M., Nazarova V.Ya. Optical Resistance of Sapphire // J. Mater. Sci. 1993. V. 28. P. 4673–4680. https://doi.org/10.1007/BF00414257

  11. Barker A.S. Infrared Lattice Vibrations and Dielectric Dispersion in Corundum // Phys. Rev. 1963. V. 132. P. 1474–1481. https://doi.org/10.1103/PhysRev.132.1474

  12. Петрик В.И. Броневые оптические материалы. Шпинель. Иркутск: Областная типография № 1. 2011. С. 335.

  13. Slotznick S.P., Shim S.-H. In Situ Raman Spectroscopy Measurements of MgAl2O4 Spinel Up to 1400°C // Am. Mineral. 2008. V. 93. P. 470–476. https://doi.org/10.2138/am.2008.2687

  14. Fu P., Lu W. Lei W. Wu K., Xu Y., Wu J. Thermal Stability and Microstructure Characterization of MgAl2O4 Nanoparticles Synthesized by Reverse Microemulsion Method // Mater. Res. 2013. V. 16. P. 844–849. https://doi.org/10.1590/S1516-14392013005000062

  15. Ahmad S.M., Hussain T., Ahmad R., Siddiqui J., Ali D. Synthesis and Characterization of Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel (MAS) Thin Films // Mater. Res. Express. 2018. V. 5. P. 016415. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaa828

  16. Radishevskaya N.I., Nazarova A.Yu., Lvov O.V., Kasatsky N.G., Kitler V.D. Synthesis of Magnesium Aluminate Spinel in the MgO–Al2O3–Al System Using the SHS Method // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1214. P. 012019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1214/1/012019

  17. Radishevskaya N., Lepakova O., Karakchieva N., Nazarova A., Afanasiev N., Godymchuk A., Gusev A. Self-Propagating High Temperature Synthesis of TiB2–MgAl2O4 // Comp. Met. 2017. № 295. P. 1–7. https://doi.org/10.3390/met7080295

  18. Pei L.Zh., Yin W.Y., Wang J.F., Chen J., Fan Ch.G., Zhang Q.F. Low Temperature Synthesis of Magnesium Oxide and Spinel Powders by a Sol-Gel Process // Mater. Res. 2010. V. 13. P. 339–343. https://doi.org/10.1590/S1516-4392010000300010

  19. Nassar M.Y., Ahmed I.S., Samir I. A Novel Synthetic Route for Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Nanoparticles Using Sol–Gel Auto Combustion Method and Their Photocatalytic Properties // Spectrochim. Acta, Part A. 2014. V. 131. P. 329–334. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.04.040

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал