1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 8, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 8, стр. 888-895

Синтез шпинели MgAl2O4 в среде термической плазмы

В. В. Шеховцов 1, *, Н. К. Скрипникова 1, А. Б. Улмасов 1

1 Томский государственный архитектурно-строительный университет
63400 Томск, пл. Соляная, 2, Россия

* E-mail: shehovcov2010@yandex.ru

Поступила в редакцию 17.04.2023
После доработки 21.08.2023
Принята к публикации 22.08.2023

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований по синтезу шпинели MgAl2O4 методом плазменной плавки порошковых компонентов с массовым соотношением Al2O3/MgO от 1 до 4. Установлено, что характерный брэгговский пик (~65°), относящийся к плоскости (111) кристаллической фазы MgAl2O4, смещается в сторону большего угла 2θ с уширением при избыточном содержании Al2O3 в исходном составе. Методом СЭМ показано, что во всех случаях микроструктура поверхности синтезированных образцов представлена плотной упаковкой октаэдрических кристаллов MgAl2O4 с размерами от 10 до 500 мкм стехиометрического состава. В полученных образцах обнаружены локальные области, позволяющие рассмотреть динамику роста кристаллов в процессе кристаллизации расплава. Предложенный метод может найти применение при технологии отливки малогабаритных термостойких изделий.

Ключевые слова: синтез, керамика, шпинель, плазма, фазовые превращения, микроструктура

Список литературы

  1. Chenguang L., Yuhong L., Tan S., Qing P., Fei G. Oxygen Defects Stabilize the Crystal Structure of MgAl2O4 Spinel under Irradiation // J. Nucl. Mater. 2019. V. 527. P. 151830. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.151830

  2. Masoud A.M., Rasoul S.M. Devising a Novel Method of Producing High Transparent Magnesium Aluminate Spinel (MgAl2O4) Ceramics Body Using Synthesized LiF Nanopowder and Spark Plasma Sintering // Mater. Chem. Phys. 2020. V. 250. P. 123035. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123035

  3. Soumen P., Bandyopadhyay A.K., Pal P.G., Mukherjee S., Samaddar B.N. Sintering Behaviour of Spinel–Alumina Composites // Bull. Mater. Sci. 2009. V. 32. № 2. P. 169–176. https://doi.org/10.1007/s12034-009-0026-8

  4. Emre Y., Claude C., Sedat A. Microstructural Development of Interface Layers between Co-Sintered Alumina and Spinel Compacts // J. Eur. Ceram. Soc. 2011. V. 31. P. 1649–1659. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.03.020

  5. Бучилин Н.В., Люлюкина Г.Ю., Варрик Н.М. Влияние режима обжига на структуру и свойства высокопористых керамических материалов на основе алюмомагнезиальной шпинели // Новые огнеупоры. 2019. № 1. С. 37–42. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-1-37-42

  6. Филатова Н.В., Косенко Н.Ф., Глазков М.А. Спекание периклаза на бруситалюмофосфатной связке // Стекло и керамика. 2020. № 9. С. 16–20.

  7. Ульянова А.В. Получение плотной керамики на основе алюмомагниевой шпинели путем формирования твердых растворов в системе MgAl2O4–Ga2O3 // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 8. С. 1143–1149. https://doi.org/10.31857/S0044457X21080304

  8. Ko. Y.-C. Influence of the Characteristics of Spinels on the Slagresistance of Al2O3·MgO and Al2O3-Spinel Castables // J. Am. Ceram. Soc. 2004. V. 83. № 9. P. 2333–2335. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01559.x

  9. Радишевская Н.И., Назарова А.Ю., Львов О.В., Касацкий Н.Г., Саламатов В.Г., Сайков И.В., Ковалев Д.Ю. Синтез шпинели MgAl2O4 методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 2. С. 151–159. https://doi.org/10.31857/S0002337X2001011X

  10. Сенина М.О., Лемешев Д.О., Вершинин Д.И., Бойко А.В., Педченко М.С. Влияние концентрации B2O3 на свойства прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 8. С. 898–902. https://doi.org/10.1134/S0002337X19080141

  11. Гольева Е.В., Дунаев А.А., Чмель А.Е., Щербаков И.П. Влияние легирования керамики MgAl2O4 оксидом хрома на характер микроповреждений при точечном ударе // Неорган. материалы. 2021. Т. 57. № 4. С. 442–448. https://doi.org/10.31857/S0002337X21030052

  12. Yanqiu J., Qiang L., Xinyu M., Sha S., Xiaoying L., Xin L., Tengfei X., Jiang L. Influence of Presintering Temperature on Magnesium Aluminate Spinel Transparent Ceramics Fabricated by Solid-State Reactive Sintering // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2022. V. 19. P. 367–374. https://doi.org/10.1111/ijac.13888

  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. Osipov V.V., Solomonov V.I., Platonov V.V. et al. Synthesis of Fe:MgAl2O4 Nanopowders into Laser Plum // Int. Res. J. 2018. V. 8. № 74. P. 32–39. https://doi.org/10.23670/IRJ.2018.74.8.005

  15. Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г., Гафаров Р.Е. Синтез муллитсодержащей керамики в среде низкотемпературной плазмы // Физика и химия стекла. 2022. Т. 48. № 5. С. 630–634. https://doi.org/10.31857/S0132665121100619

  16. Шеховцов В.В., Волокитин О.Г., Ушков В.А., Зорин Д.А. Получение стеклокерамики системы MgO–SiO2 методом плазменной плавки // Письма в ЖТФ. 2022. Т. 48. № 24. С. 15–18. https://doi.org/10.21883/PJTF.2022.24.54017.19278

  17. Скрипникова Н.К., Волокитин О.Г., Шеховцов В.В., Семеновых М.А. Плазмохимический синтез анортита // Изв. вузов. Физика. 2022. Т. 65. № 6 (775). С. 139–144. https://doi.org/10.17223/00213411/65/6/139

  18. Шеховцов В.В., Скрипникова Н.К., Улмасов А.Б. Синтез алюмомагнезиальной керамики MgAl2O3 в среде термической плазмы // Вестн. Томского гос. архитектурно-строительного ун-та. 2022. Т. 24. № 3. С. 138–146. https://doi.org/10.31675/1607-1859-2022-24-3-138-146

  19. Mohapatra D., Sarkar D. Preparation of MgO–MgAl2O4 Composite for Refractory Application // J. Mater. Process. Technol. 2007. V. 189. P. 279–283. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.01.037

  20. Белогурова О.А., Саварина М.А., Шарай Т.В. Огнеупоры из форстеритового концентрата ковдорского горнообогатительного комбината // Тр.Кольского научного центра РАН. 2018. Т. 9. № 2-2. С. 808–814.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал