Synthesis of MgAl2O4 Spinel in a Thermal Plasma

V. V.  Shekhovtsov; Шеховцов В. В.; N. K. Skripnikova; Скрипникова Н. К.; A. B. Ulmasov; Улмасов А. Б.

doi:10.31857/S0002337X23080146

Синтез шпинели MgAl₂O₄ в среде термической плазмы

Авторы: Шеховцов В.В.¹, Скрипникова Н.К.¹, Улмасов А.Б.¹
Учреждения:
1. Томский государственный архитектурно-строительный университет
Выпуск: Том 59, № 8 (2023)
Страницы: 888-895
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/0002-337X/article/view/231970
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23080146
EDN: https://elibrary.ru/IACAIX
ID: 231970

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

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