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

Synthesis of MgAl2O4 Spinel in a Thermal Plasma

作者: Shekhovtsov V.V.¹, Skripnikova N.K.¹, Ulmasov A.B.¹
隶属关系:
1. Tomsk State University of Architecture and Civil Engineering
期: 卷 59, 编号 8 (2023)
页面: 888-895
栏目: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231970
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23080146
EDN: https://elibrary.ru/IACAIX
ID: 231970

如何引用文章

全文:

开放存取

##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问

订阅存取

详细
作者简介
参考
补充文件
统计

详细

In this paper, we report an experimental study concerned with the synthesis of MgAl2O4 spinel via plasma-assisted melting of powder components at an Al2O3/MgO weight ratio varied from 1 to 4. The presence of excess Al2O3 in the starting mixture has been shown to cause the characteristic Bragg peak 111 (~65°) of crystalline MgAl2O4 to shift to larger 2θ angles and broaden. According to scanning electron microscopy results, the surface microstructure of the synthesized materials is formed by densely packed octahedral stoichiometric MgAl2O4 crystals ranging in size from 10 to 500 μm. The materials have been found to contain local regions that allow the dynamics of crystal growth during melt solidification to be examined. The proposed spinel synthesis method can find application in the fabrication of small thermally stable parts by casting.

关键词

synthesis, ceramic, spinel, plasma, phase transformations, microstructure

参考

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.