Preparation of Melted-MgO-Based Ceramics Using Metastable Solid δ*-Bi2O3 as a Binder

T. V. Bermeshev; Бермешев Т. В.; E. V. Mazurova; Мазурова Е. В.; A. S. Samoilo; Самойло А. С.; P. O. Yur’ev; Юрьев П. О.; V. M. Bespalov; Беспалов В. М.; D. S. Voroshilov; Ворошилов Д. С.; O. V. Yushkova; Юшкова О. В.; A. S. Yasinsky; Ясинский А. С.; M. P. Bundin; Бундин М. П.; L. S. Tarasova; Тарасова Л. С.; V. P. Zhereb; Жереб В. П.; D. V. Khlystov; Хлыстов Д. В.

doi:10.31857/S0002337X23010049

Preparation of Melted-MgO-Based Ceramics Using Metastable Solid δ*-Bi2O3 as a Binder

Authors: Bermeshev T.V.¹, Mazurova E.V.², Samoilo A.S.¹, Yur’ev P.O.¹, Bespalov V.M.¹, Voroshilov D.S.¹, Yushkova O.V.¹, Yasinsky A.S.¹, Bundin M.P.¹, Tarasova L.S.³, Zhereb V.P.¹, Khlystov D.V.¹
Affiliations:
1. Siberian Federal University, 660041, Krasnoyarsk, Russia
2. Institute of Chemistry and Chemical Technology, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 660036, Krasnoyarsk, Russia
3. Krasnoyarsk Scientific Center (Federal Research Center), Siberian Branch, Russian Academy of Sciences, 660036, Krasnoyarsk, Russia
Issue: Vol 59, No 1 (2023)
Pages: 107-116
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/140136
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23010049
EDN: https://elibrary.ru/OPHZYG
ID: 140136

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

We have studied the influence of the sintering temperature and time and the composition and amount of the metastable binder δ*-Bi2O3 on the strength properties of ceramics prepared from cast MgO and demonstrated the feasibility of producing dense ceramics with a hardness of up to 67–68 HRC using the metastable phase δ*-Bi2O3, without mechanical load. A unique feature of the materials studied here is the possibility of bonding starting ceramic particles on account of the high chemical activity of metastable phases and products of their decomposition “at the instant of conversion” as a result of the local increase in temperature due to the exothermic decomposition of the metastable states.

Keywords

periclase, ceramics, metastable binder, bismuth-containing compounds, hardness

References

Жереб В.П. Метастабильные состояния в оксидных висмутсодержащих системах. М.: МАКС Пресс, 2003. 162 с.
Zhereb V.P., Skorikov V.M. Metastable States in Bismuth-Containing Oxide Systems // Inorg. Mater. 2003. V. 39. № 2. P. S121–S145. https://doi.org/10.1023/B:INMA.0000008890.41755.90
Tan D.Q., Irwin P.C., Youns A. Electronic Device and Method: Патент № 8217751 США. 2012.
Громов О.Г., Савельев Ю.А., Тихомирова Е.Л., Данилин А.Н., Колобов В.В., Локшин Э.П., Калинников В.Т. Получение высоковольтной варисторной керамики ZnO // Неорган. материалы. 2015. Т. 51. № 5. С. 572–575. https://doi.org/10.7868/S0002337X15050048
Jonghe L.C., Srikanth V. Liquid-Phase Sintering of MgO–Bi2O3 // J. Am. Ceram. Soc. 1988. V. 71. № 7. P. 356–358. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1988.tb05941.x
Li E.-J., Xia K., Yin S.-F., Dai W.-L., Luo S.-L., Au C.-T. Preparation, Characterization and Photocatalytic Activity of Bi2O3–MgO Composites // Mater. Chem. Phys. 2011. V. 125. № 1–2. P. 236–241. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.09.013
He H., Chen D., Zhao Z. Research on the Preparation of Bi2O3–MgO Composite Material and its Photocatalytic Activity // Ind. Water Treatment. 2015. V. 35. № 4. P. 53–55.
Hedvall J.A. Reaktionen im festen Zustand. Die Entwicklung unserer Kenntnisse über die Reaktionsfähigkeit des festen Zustandes // Angew. Chem. 1936. V. 49. № 49. P. 875–879.
Тананаев И.В., Скориков В.М., Каргин Ю.Ф., Жереб В.П. Исследование образования метастабильных фаз в системе Bi2O3–SiO2(GeO2) // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1978. Т. 14. № 11. С. 2024–2028.
Жереб В.П., Бермешев Т.В., Каргин Ю.Ф., Мазурова Е.В., Денисов В.М. Фазовый состав и микроструктура продуктов кристаллизации расплава Bi2O3⋅GeO2 при различных условиях охлаждения // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 7. С. 782–797. https://doi.org/10.1134/S0002337X19060162
Жереб В.П., Каргин Ю.Ф., Скориков В.М. Модель строения расплавов в системах Bi2O3 – ЭО2 (где Э – Si, Ge) // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1978. Т. 14. № 11. С. 2028–2032.
Бермешев Т.В., Жереб В.П., Тас-Оол Р.Н., Мазурова Е.В., Метелица С.И. Расслаивание в системе Bi2O3–SiO2. Влияние условий охлаждения расплава на фазовый состав и микроструктуру продуктов затвердевания // Изв. АН. Сер. хим. 2021. № 8. С. 1462–1470.
Крылова В.В. Особенности образования и распределения примесей в плавленом периклазе: Автореф. дис. … канд. г.-м. наук. Новосибирск: Объединенный ин-т геол., геофиз. и минералогии СО РАН, 1992. 18 с.
Djordjevic N. Influence of Bi2O3 on Sintering and Crystallization of Cordierite Ceramics // Sci. Sintering. 2005. V. 37. № 3. P. 189–197. https://doi.org/10.2298/SOS0503189D