Структурные изменения в керамике MgAl2O4 в процессе высокотемпературного изостатического прессования

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Керамика из алюмомагниевой шпинели MgAl2O4 подвергалась высокотемпературному изостатическому прессованию. Процедура привела к увеличению плотности керамики на 0.28% по сравнению с образцами, полученными первичным горячим прессованием. Методом ИК-спектроскопии оценены структурные изменения в уплотненном материале. В ИК-спектре отражения, записанном в области 40–1000 см–1, увеличение плотности проявилось в уменьшении интенсивности ряда полос изолированных колебаний, локализованных в тетраэдрах MgO4 и AlO4. Эффект отнесен смешению колебаний в тетраэдрических структурных единицах в уплотненной керамике. Этот результат показал, что консолидация материала происходит с увеличением внутренней связности кристаллитов. В то же время валентные колебания групп Al–O в октаэдрах AlO6 сохранили частоту и интенсивность после изостатического прессования, что свидетельствует об отсутствии наведенных термообработкой стехиометрических искажений.

About the authors

А. Дунаев

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 172171, Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, 36

С. Еронько

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 172171, Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, 36

Б. Игнатенков

Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 172171, Санкт-Петербург, ул. Бабушкина, 36

А. Маркова

Тверской государственный университет

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 170002, Тверь, Садовый пер., 35

М. Нарыкова

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26

П. Пахомов

Тверской государственный университет

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 170002, Тверь, Садовый пер., 35

С. Хижняк

Тверской государственный университет

Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 170002, Тверь, Садовый пер., 35

А. Чмель

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: chmel@mail.ioffe.ru
Россия, 194021, Санкт-Петербург, ул. Политехническая, 26

References

  1. Ganesh I. A Review On Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel: Synthesis, Processing and Applications // Int. Mater. Rev. 2013. V. 58. № 2. P. 63–112. https://doi.org/10.1179/1743280412Y.0000000001
  2. Габелков С.В., Тарасов Р.В., Полтавцев Н.С., Курило Ю.П., Старолат М.П., Андриевская Н.Ф., Миронова А.Г., Дедовская Е.Г., Дитвиненко Л.М., Белкин Ф.В. Фазовые превращения при низкотемпературном синтезе MgAl2О4 // Неорган. материалы. 2007. Т. 43. № 4. С. 462–470.
  3. Garner F.A., Hollenberg G.W., Hoobs F.D., Ryan J.L., Li Z., Black C.A., Bradt R.C. Dimension Stability, Optical and Elastic Properties of MgAl2O4 Spinel Irradiated in FFTF to Very High Exposures // J. Nucl. Mater. 1994. V. 212–215. P. 1087–1090. https://doi.org/0.1016/0022-3115(94)91000-6
  4. Sokol M., Ratzker B., Kalabukhov S., Dariel M.P., Galun E., Frage N. Transparent Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel Fabricated By Spark Plasma Sintering // Adv. Mater. 2018. V. 30. P. 1706283. https://doi.org/10.1002/adma.201706283
  5. Gajdowski K., Böhmler J., Lorgouilloux Y., Lemonnier S., d’Astorg S., Barraud E., Leriche A. Influence of Post-HIP Temperature on Microstructural and Optical Properties of Pure MgAl2O4 Spinel: From Opaque to Transparent Ceramics // J. Eur. Ceram. Soc. 2017. V. 37. P. 5347–5351. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2017.07.031
  6. Tsai D.S., Wang C.T., Yang S.J. Hot Isostatic Pressing of MgAl2O4 Spinel Infrared Windows // Mater. Manuf. Processes. 1994. V. 9. P. 709–719. https://doi.org/10.1080/10426919408934941
  7. Shi Zh., Zhao Q., Guo B., Ji T., Wang H. A Review on Processing Polycrystalline Magnesium Aluminate Spinel (MgAl2O4): Sintering Techniques, Material Properties and Machinability // Mater. Design. 2020. V. 193. P. 10858. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108858
  8. Gilde G., Patel P., Patterson P., Blodgett D., Duncan D., Hahn D. Valuation of Hot Pressing and Hot Isostatic Pressing Parameters on The Optical Properties of Spinel // J. Am. Ceram. Soc. 2005. V. 88. P. 2747–2751. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2005.00527.x
  9. Толстикова Д.В., Михайлов М.Д., Смирнов В.М. Особенности синтеза наночастиц алюмомагниевой шпинели в расплаве хлорида калия // Журн. общ. химии. 2014. Т. 84. № 10. С. 1744–1745.
  10. Chmel A., Eronko S.B., Kondyrev A.M., Nazarova V.Ya. Optical Resistance of Sapphire // J. Mater. Sci. 1993. V. 28. P. 4673–4680. https://doi.org/10.1007/BF00414257
  11. Barker A.S. Infrared Lattice Vibrations and Dielectric Dispersion in Corundum // Phys. Rev. 1963. V. 132. P. 1474–1481. https://doi.org/10.1103/PhysRev.132.1474
  12. Петрик В.И. Броневые оптические материалы. Шпинель. Иркутск: Областная типография № 1. 2011. С. 335.
  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. Fu P., Lu W. Lei W. Wu K., Xu Y., Wu J. Thermal Stability and Microstructure Characterization of MgAl2O4 Nanoparticles Synthesized by Reverse Microemulsion Method // Mater. Res. 2013. V. 16. P. 844–849. https://doi.org/10.1590/S1516-14392013005000062
  15. Ahmad S.M., Hussain T., Ahmad R., Siddiqui J., Ali D. Synthesis and Characterization of Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Spinel (MAS) Thin Films // Mater. Res. Express. 2018. V. 5. P. 016415. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaa828
  16. Radishevskaya N.I., Nazarova A.Yu., Lvov O.V., Kasatsky N.G., Kitler V.D. Synthesis of Magnesium Aluminate Spinel in the MgO–Al2O3–Al System Using the SHS Method // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1214. P. 012019. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1214/1/012019
  17. Radishevskaya N., Lepakova O., Karakchieva N., Nazarova A., Afanasiev N., Godymchuk A., Gusev A. Self-Propagating High Temperature Synthesis of TiB2–MgAl2O4 // Comp. Met. 2017. № 295. P. 1–7. https://doi.org/10.3390/met7080295
  18. Pei L.Zh., Yin W.Y., Wang J.F., Chen J., Fan Ch.G., Zhang Q.F. Low Temperature Synthesis of Magnesium Oxide and Spinel Powders by a Sol-Gel Process // Mater. Res. 2010. V. 13. P. 339–343. https://doi.org/10.1590/S1516-4392010000300010
  19. Nassar M.Y., Ahmed I.S., Samir I. A Novel Synthetic Route for Magnesium Aluminate (MgAl2O4) Nanoparticles Using Sol–Gel Auto Combustion Method and Their Photocatalytic Properties // Spectrochim. Acta, Part A. 2014. V. 131. P. 329–334. https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.04.040

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (129KB)
Indexing metadata
3.

Download (108KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 А.А. Дунаев, С.Б. Еронько, Б.А. Игнатенков, А.И. Маркова, М.В. Нарыкова, П.М. Пахомов, С.Д. Хижняк, А.Е. Чмель

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies