Везде

ОХНМНеорганические материалы Inorganic Materials

  • ISSN (Print) 0002-337X
  • ISSN (Online) 3034-5588

Влияние добавки переходной фазы Al2O3 на кинетику спекания и свойства керамики на основе α-Al2O3

Вы можете
Код статьи
S30345588S0002337X25030093-1
DOI
10.7868/S3034558825030093
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Поздова Т. С.
  • Аффилиация: Институт общей физики им. А. М. Прохорова Российской академии наук
Том/ Выпуск
Том 61 / Номер выпуска 3-4
Страницы
199-211
Аннотация
Методом алкоксотехнологии проведено осаждение аморфизированной высокодисперсной фазы оксида алюминия в количестве до 5 мас.% на поверхность частиц коммерческого порошка α-Al2O3. Проведено исследование продукта гидролиза и синтезированных двухкомпонентных порошков a-Al2O3/Al2O3* методами рентгенофазового анализа и просвечивающей электронной микроскопии. Фаза- допант равномерно распределяется по объему образца в виде наночастиц размером < 10 нм и отдельных скоплений частиц размером 50–100 нм. Прокаливание порошков приводит к превращению добавки в a-Al2O3 в интервале температур 1100–1200°С, делая возможным получение однофазной корундовой керамики. Изготовлены керамические образцы методами свободного спекания и электроимпульсного плазменного спекания (ЭИПС). Образцы керамик, спеченные методом ЭИПС, имеют близкие значения относительной плотности ~99%. При свободном спекании сопоставимая плотность может быть достигнута при введении 5 мас.% допанта.
Ключевые слова
оксид алюминия рентгенофазовый анализ дифференциальная сканирующая калориметрия электронная микроскопия свободное спекание электроимпульсное плазменное спекание
Дата публикации
17.02.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
26

Библиография

  1. 1. Yan T., Guo X., Zhang X., Wang Z., Shi J. Low temperature synthesis of nano alpha-alumina powder by two-step hydrolysis // Mater. Res. Bull. 2016. V. 73. P. 21–28. https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2015.08.021
  2. 2. Lallemant L., Fantozzi G., Garnier V., Bonnefont G. Transparent polycrystalline alumina obtained by SPS: green bodies processing effect // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. P. 2909–2915. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.02.041
  3. 3. Alvarez-Clemares I., Mata-Osoro G., Fernández A., Lopez-Esteban S., Pecharroman C., Torrecillas R., Moya J.S. Ceria doped alumina by spark plasma sintering for optical applications // J. Eur. Ceram. Soc. 2012. V. 32. P. 2917–2924. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.02.037
  4. 4. Maldonado C.S., De la Rosa J.R., Lucio-Ortiz C.J., Hernández-Ramírez A., Castillón Barraza F.F., Valente J.S. Low concentration Fe-doped alumina catalysts using sol-gel and impregnation methods: the synthesis, characterization and catalytic performance during the combustion of trichloroethylene // Materials. 2014. V. 7. P. 2062–2086. https://doi.org/10.3390/ma7032062
  5. 5. Parish M.V., Pascucci M.R., Rhodes W.H. Aerodynamic IR domes of polycrystalline alumina // Proc. SPIE. 2005. V. 5786. P. 195–205. https://doi.org/10.1117/12.604596
  6. 6. Номоев А.В., Бардаханов С.П., Буянтуев М.Д. Способ получения корундовой керамики: Патент РФ № 2465246 C2. Опубл. 27.10.2012.
  7. 7. Shen Z., Johnsson M., Zhao Z., Nygren M. Spark plasma sintering of alumina // J. Am. Ceram. Soc. 2002. V. 85. № 8. P. 1921–1927. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2002.tb00381.x
  8. 8. Heuer A.H. The role of MgO in the sintering of alumina // J. Am. Ceram. Soc. 1979. V. 62. № 5-6. P. 317–318. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1979.tb09496.x
  9. 9. Рахаман М.Н. Технология получения керамик / Под ред. Чувильдеева В.Н., Болдина М.С., Пермина Д.А. Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского, 2022. 741 с.
  10. 10. Wang C.-J., Huang C.-Y., Wu Y.-C. Two-step sintering of fine alumina–zirconia ceramics // Ceram. Int. V. 35. № 4. P. 1467–1472. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2008.08.001
  11. 11. Jeong Y.K., Niihara K. Microstructure and mechanical properties of pressureless sintered Al2O3/SiC nanocomposites // Nanostruct. Mater. 1997. V. 9. № 1–8. P. 193–196. https://doi.org/10.1016/s0965-9773 (97)00051-2
  12. 12. Pillai S.K.C., Baron B., Pomeroy M.J., Hampshire S. Effect of oxide dopants on densification, microstructure and mechanical properties of alumina-silicon carbide nanocomposite ceramics prepared by pressureless sintering // J. Eur. Ceram. Soc. 2004. V. 24. № 12. P. 3317– 3326. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2003.10.024
  13. 13. Chae J.H., Kim K.H., Choa Y.H., Matsushita J.-I., Yoon J.-W., Shim K.B. Microstructural evolution of Al2O3–SiC nanocomposites during spark plasma sintering // J. Alloys Compd. 2006. V. 413. № 1–2. P. 259–264. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.05.049
  14. 14. Asl S.K., Rasouli D. Effect of TiO2 and MnO addition on the sintering and corrosion behavior of alumina // Am. J. Mater. Res. 2017. V. 4. P. 27–31.
  15. 15. Саванина Н.Н., Русич М.Ю., Горчакова Л.И., Саломатина Л.И. Способ изготовления изделий из корундовой керамики: Патент РФ № 2 379 257 C1. Опубл. 17.10.2008.
  16. 16. Nordahl C.S., Messing G.L. Sintering of α-Al2O3-seeded nanocrystalline γ-Al2O3 powders // J. Eur. Ceram. Soc. 2002. V. 22. № 4. P. 415–422. https://doi.org/10.1016/s0955-2219 (01)00285-0
  17. 17. Комоликов Ю.И., Кащеев И.Д., Земляной К.Г., Пудов В.И. Свойства керамики на основе Al2O3 с добавкой ультрадисперсного порошка Al2O3, синтезированного электрохимическим способом // Новые огнеупоры. 2019. Т. 7. С. 28–30. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2019-7-28-30
  18. 18. Степанов Е.И., Григорьев М.В., Кирко В.И. Влияние добавок ультрадисперсного Al2O3 на физико-механические свойства корундовой керамики // Журн. Сибирского федерального ун-та. Сер. Техника и технологии. 2008. Т. 2. C. 162–167.
  19. 19. Geerts L., Geerts-Claes H., Skorikov A., Vermeersch J., Vanbutsele G., Galvita V., Constales D., Chandran C.V., Radhakrishnan S., Seo J.W., Breynaert E., Bals S., Sree S.P., Martens J.A. Spherical core–shell alumina support particles for model platinum catalysts // Nanoscale. 2021. V. 13. P. 4221–4232. https://doi.org/10.1039/D0NR08456E
  20. 20. Eftekhari A., Movahedi B., Dini G., Milani M. Fabrication and microstructural characterization of the novel optical ceramic consisting of α-Al2O3 @ amorphous alumina nanocomposite core/shell structure // J. Eur. Ceram. Soc. 2018. V. 38. № 9. P. 3297–3304. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.02.038
  21. 21. Zakharchenya R.I., Vasilevskaya T.N. Influence of hydrolysis temperature on the hydrolysis products of aluminum alkoxides // J. Mater. Sci. 1994. V. 29. № 10. P. 2806–2812. https://doi.org/10.1007/BF00356837
  22. 22. Yoldas B.E. Hydrolysis of aluminum alkoxides and bayerite conversion // J. Appl. Chem. Biotechnol. 2007. V. 23. № 11. P. 803–809. https://doi.org/10.1002/jctb.5020231103
  23. 23. Дроботенко В.В., Балабанов С.С., Сторожева Т.И. Способ получения высокочистых алкоголятов алюминия: Патент РФ № 2395514 C1. Опубл. 27.07.2010.
  24. 24. Scholz G., Stösser R., Klein J., Silly G., Buzaré J.Y., Laligant Y., Ziemer B. Local structural orders in nanostructured Al2O3 prepared by high-energy ball milling // J. Phys.: Condens. Matter. 2002. V. 14. P. 2101–2117. https://doi.org/10.1016/S0022-3093 (01)00541-5
  25. 25. Посельская Ю.В., Белая Е.А., Жеребцов Д.А., Викторов В.В., Тихонов С.С., Рябков Ю.И., Ковалев И.Н., Винник Д.А. Особенности термолиза нанодисперсного бемита, полученного гидролизом изопропилата алюминия // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 12. С. 1308–1314. https://doi.org/10.1134/S0002337X1812014X
  26. 26. Lannutti J.J., Clark D.E. Sol-gel derived alu- mina substrates // Ceram. Int. 1985. V. 11. № 3. P. 91–96. https://doi.org/10.1016/0272-8842 (85)90003-3
  27. 27. Поздеев В.А., Коньков С.А., Сычева О.А., Пирагев В.А. Способ гидролиза изопропоксида алюминния: Патент РФ № 2 555 907 C2. Опубл. 10.07.2015.
  28. 28. Pierre A., Matthieu C. Structure and thermal behavior of nanocrystalline boehmite // Thermochim. Acta. 2005. V. 425. P. 75–89. https://doi.org/10.1016/j.tca.2004.06.009
  29. 29. Su Q.C., Zhang S.H., Chen P.L., Li X.J., Fu J., Ma L.L. Characterization and analysis on the thermal transformation of boehmite synthesized by Yoldas method // Adv. Mater. Res. 2012. V. 532–533. P. 3–7. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr. 532-533.3
  30. 30. Nampi P.P., Ghosh S., Warrier K.G. Calcination and associated structural modifications in boehmite and their influence on high temperature densification of alumina // Ceram. Int. 2011. V. 37. № 8. P. 3329–3334. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.04.129
  31. 31. Lamouri S., Hamidouche M., Bouaouadja N., Belhouchet H., Garnier V., Fantozzi G., Trelkat J.F. Control of the γ-alumina to α-alumina phase transformation for an optimized alumina densification // Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidrio. 2016. V. 56. P. 47–54. http://doi.org/10.1016/j.bsecv.2016.10.001
  32. 32. Двилис Э.С. Закономерности процессов консолидации порошковых систем при изменении условий деформации и физических воздействий: дис. докт. физ.-мат. наук: 01.04.07. Томск. 2014. 386 с.
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека