1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 7, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 7, стр. 830-836

Получение методами горячего прессования и электроимпульсного плазменного спекания керамики BiFe2(PO4)3, ее тепло- и температуропроводность

В. И. Петьков 1, *, Д. А. Лавренов 1, А. М. Ковальский 2, Д. А. Пермин 1

1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
603022 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23, Россия

2 Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

* E-mail: petkov@inbox.ru

Поступила в редакцию 28.02.2023
После доработки 20.04.2023
Принята к публикации 21.04.2023

Аннотация

Керамический порошок BiFe2(PO4)3 контролируемого химического и фазового состава получен упариванием раствора солей с последующей термообработкой. Консолидацию порошка проводили с использованием горячего прессования и электроимпульсного плазменного спекания, получена высокоплотная (92–98%) керамика BiFe2(PO4)3 со структурой α-CaMg2(SO4)3. Методом лазерной вспышки в интервале 298−573 K исследована температуропроводность, определена теплопроводность высокоплотной (98%) керамической формы. Теплопроводность керамики убывает с повышением температуры. Температуропроводность и коэффициенты теплопроводности (0.9–1.4 Вт/(м К)) керамики BiFe2(PO4)3 характеризуют ее как теплоизолятор с высокой рабочей температурой.

Ключевые слова: фосфат висмута-железа, структурный тип α-CaMg2(SO4)3, керамика, температуропроводность, теплопроводность

Список литературы

  1. Петьков В.И., Дорохова Г.И., Орлова А.И. Архитектура фосфатов с каркасами состава {[L2(PO4)3]p–}3∞ // Кристаллография. 2001. Т. 46. № 1. С. 76−81.

  2. Singh B., Wang Z., Park S., Gautam G.S., Chotard J.N., Croguennec L., Carlier D., Cheetham A.K., Masquelier C., Canepa P. A Chemical Map of NaSiCON Electrode Materials for Sodium-ion Batteries // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. № 1. P. 281−292. https://doi.org/10.1039/D0TA10688G

  3. Yang Z., Tang B., Xie Z., Zhou Z. NASICON-Type Na3Zr2Si2PO12 Solid-State Electrolytes for Sodium Batteries // ChemElectroChem. 2021. V. 8. № 6. P. 1035–1047. https://doi.org/10.1002/celc.202001527

  4. Balaji D., Mandlimath T.R., Chen J., Matsushita Y., Kumar S.P. Langbeinite Phosphates KPbM2(PO4)3 (M = = Cr, Fe): Synthesis, Structure, Thermal Expansion, and Magnetic Properties Investigation // Inorg. Chem. 2020. V. 59. № 18. P. 13245−13253. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.0c01597

  5. Ding J., Zhu P., Li Z., Wang Z., Ai L., Zhao J., Yu F., Duan X., Jiang H. Synthesis, Electronic Structure and Upconversion Photoluminescence of Langbeinite-type K2TiYb(PO4)3 Microcrystals // Optic. 2021. V. 244. P. 167549. https://doi.org/10.1016/j.ijleo.2021.167549

  6. Петьков В.И., Лавренов Д.А. Способ синтеза фосфатов металлов в степени окисления III: Патент на изобретение № 2758257. Опубликовано: 27.10. 2021. Бюл. “Изобретения. Полезные модели” № 30.

  7. Weil M. Single Crystal Growth of CaMg2(SO4)3 via Solid-/Gas-Phase Reactions and Its Nasicon-Related Crystal Structure // Cryst. Res. Technol. 2007. V. 42. № 11. P. 1058−1062. https://doi.org/10.1002/crat.200710975

  8. Krivovichev S.V., Shcherbakova E.P., Nishanbaev T.P. The Crystal Structure of β-CaMg2(SO4)3, a Mineral Phase from Coal Dumps of the Chelyabinsk Coal Basin // Can. Mineral. 2010. V. 48. № 6. P. 1469−1475. https://doi.org/10.3749/canmin.48.5.1469

  9. Петьков В.И., Сомов Н.В., Лавренов Д.А., Суханов М.В., Фукина Д.Г. Синтез и структура двух представителей фосфатов, образованных катионами металлов в степени окисления III, аналогов α-CaMg2(SO4)3 // Кристаллография. 2020. Т. 65. № 5. С. 745−750. https://doi.org/10.31857/S0023476120050173

  10. Пятаков А.П., Звездин А.К. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики // УФН. 2012. Т. 182. № 6. С. 593−620.

  11. Dikhtyar Y.Y., Deyneko D.V., Boldyrev K.N., Borovikova E.Y., Lipatiev A.S., Stefanovich S.Y., Lazoryak B.I. Luminescent Properties of Er3+ in Centrosymmetric and Acentric Phosphates Ca8MEr(PO4)7 (M = Ca, Mg, Zn) and Ca9–xZnxLa(PO4)7:Er3+ // Mater. Res. Bull. 2021. V. 138. P. 111244. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2021.111244

  12. Pet’kov V.I., Lavrenov D.A., Kulikova E.V., Smirnova N.N., Markin A.V. Structural Characteristics, Heat Capacity, and Thermal Expansion of BiFe2(PO4)3 // J. Chem. Eng. Data. 2021. V. 66. № 8. P. 3020–3027. https://doi.org/10.1021/acs.jced.1c00074

  13. Петьков В.И., Лавренов Д.А., Ковальский А.М. Синтез и исследование теплового расширения нового семейства фосфатов – аналогов α-CaMg2(SO4)3 // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 8. С. 861–865. https://doi.org/10.31857/S0002337X2108025X

  14. Бубнова Р.С., Филатов С.К. Терморентгенография поликристаллов. Часть II. Определение количественных характеристик тензора термического расширения: учебное пособие. CПб: С.-Петерб. гос. ун-т, 2013. 143 с.

  15. Drebushchak V.A. Thermal Expansion of Solids: Review on Theories // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 142. № 2. P. 1097−1113. https://doi.org/10.1007/s10973-020-09370-y

  16. Tokita M. Spark Plasma Sintering (SPS) Method, Systems, and Applications // Handbook of Advanced Ceramics. N.Y.: Academic Press, 2013. P. 1149−1177. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-385469-8.00060-5

  17. Munir Z.A., Anselmi-Tamburini U., Ohyanagi M. The Effect of Electric Field and Pressure on the Synthesis and Consolidation Materials: A Review of the Spark Plasma Sintering Method // J. Mater. Sci. 2006. V. 41. P. 763–777. https://doi.org/10.1007/s10853-006-6555-2

  18. Чувильдеев В.Н., Болдин М.С., Дятлова Я.Г., Румянцев В.И., Орданьян С.С. Сравнительное исследование горячего прессования и искрового плазменного спекания порошков Al2O3−ZrO2−Ti(C,N) // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 10. С. 1128−1134. https://doi.org/10.7868/S0002337X15090031

  19. Klemens P.G. Thermal Resistance due to Point Defects at High Temperatures // Phys. Rev. 1960. V. 119. № 2. P. 507−509. https://doi.org/10.1103/PhysRev.119.507

  20. Шелудяк Ю.Е., Кашпоров Л.Я., Малинин Л.А., Цалков В.Н. Теплофизические свойства компонентов горючих систем. М.: Наука, 1992. 184 с.

  21. Шевченко В.Я., Баринов С.М. Техническая керамика. М.: Наука, 1993. 187 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал