ШПИНЕЛЬОБРАЗУЮЩАЯ ФОСФАТНАЯ СВЯЗКА ДЛЯ КОРУНДОВЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Аннотация
Благодаря высоким температурам плавления фосфатов, они представляют особый интерес для огнеупоров и других высокотемпературных материалов. В качестве связующих используют собственно фосфорные кислоты и растворы кислых фосфатов. Фосфатные связки могут быть получены на основе химических реагентов, природных материалов, техногенных продуктов, а также применены для связывания материалов различного состава, в том числе и отходов промышленности. Большой интерес представляют алюмофосфатные связки и их производные, различные смешанные связующие. Последние перспективны тем, что при их высокотемпературной обработке могут образоваться шпинели, существенно улучшающие свойства композитов. В работе использованы брусит-алюмофосфатная (БАФС) – разновидность магнийалюмофосфатной связки – и алюмоборфосфатная (АБФС) связки для получения и исследования свойств корундового огнеупорного композита. По данным рентгенофазового анализа, при комнатной температуре в корундо-фосфатных смесях наблюдаются многочисленные рефлексы гидрофосфатов магния Mg(H2PO4)2 и алюминия AlH3(PO4)2·3H2O. При нагревании последние переходят в гидрофосфат магния MgHPO4·3H2O, гидропирофосфат алюминия AlHP2O7, метаполифосфат магния MgH(PO3)3; кроме того, сразу появляется ортофосфат алюминия AlPO4. При высокой температуре фосфатная фаза представлена только ортофосфатами Mg3(PO4)2 и AlPO4. Малое количество пиков фосфатов можно, по-видимому, связать с их преимущественно рентгеноаморфным состоянием. Шпинель MgAl2O4 появляется при 900 °С. Образование магнезиальной шпинели MgAl2O4 улучшает механические и термические свойства спеченного материала. В присутствии БАФС удается получить более плотные (с открытой пористостью 26,3 вместо 27,5 об.%) и прочные образцы (58 вместо 49 МПа) по сравнению с АБФС. После механоактивации корунда все характеристики улучшаются, а различия в свойствах образцов расходятся еще в большей степени, что можно связать с положительной ролью образующейся шпинели. Термические характеристики (термостойкость, линейный коэффициент термического расширения) полученных композитов мало зависят от вида выбранного связующего.
Для цитирования:
Филатова Н.В., Косенко Н.Ф., Малоиван М.С., Зонина И.И. Шпинельобразующая фосфатная связка для корундовых композиционных материалов. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2023. Т. 66. Вып. 9. С. 77-82. DOI: 10.6060/ivkkt.20236609.6816.
Литература
Kingery W.D. // J. Am. Cer. Soc. 1950. V. 33. N 8. P. 239–246. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1950.tb14172.x.
Sudakas L.G. Phosphate binding systems. SPb.: RIA "Quintet". 2008. 260 p. (in Russian).
Hipedinger N., Scian A., Aglietti E. // Proc. Mater. Sci. 2012. V. 1. P. 425–431. DOI: 10.1016/j.mspro.2012.06.057.
Wagh A.S. // ISRN Ceramics. 2013. V. 4. P. 1-20 DOI: 10.1155/2013/983731.
Cardenas-Balaguera C.A., Gómez-Botero M.A. // Ingenierı́a e Investigación. 2019. V. 39. N 3. P. 10–19. DOI: 10.15446/ing.investig.v39n3.81424.
Hopp V., Alavi A.M., Hahn D., Quirmbach P. // Materials. 2021. V. 14. N 16. 4636. DOI: 10.3390/ma14164636.
Correa A.M., de Moura Brito M.A., da Silva S.L.C., de Freitas Cunha Lins V., Domingues R.Z. // Revista Maté-ria. 2022. V. 27. N 1. DOI: 10.1590/S1517-707620220001.1333.
Shayakhmetov A.U., Haydarshin E.A., Khalikov R.M., Latypova Z.B., Khismatullin M.G. // Vestn. Bashkir. Univ. 2016. V. 21. N 1. P. 32–36 (in Russian).
Plyshevsky S.V., Mazheiko V.V., Marchik E.V. // Tr. BGTU. N 3. Khim. Tekhnol. Neorg. Veshestv. 2005. Is. XIII. P. 115–119 (in Russian).
Lyshchik V.S., Logvina K.A., Shalukho N.M., Kuzmen-kov M.I. // Ogneupory Tekh. Keramika. 2018. N 9. P. 27–30 (in Russian).
Podbolotov K.B. // Novye Ogneupory. 2016. N 9. P. 27–32 (in Russian). DOI: 10.17073/1683-4518-2016-9-27-32.
Khlystov A.I., Isaev D.I. // Gradostoit. Arkhit. 2019. V. 9. N 3. P. 85–91 (in Russian). DOI: 10.17673/Vestnik.2019.03.11.
Filatova N.V., Kosenko N.F., Glazkov M.A. // Glass Ceram. 2021. V. 77. P. 340–343. DOI: 10.1007/s10717-021-00303-1.
Abyzov V.A. // Proc. Eng. 2016. V. 150. P. 1440-1445. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.07.077.
Bakunov V.S., Belyakov A.V., Lukin E.S., Shayakhmetov U.Sh. Oxide ceramics: sintering and creep. M.: RKhTU im. DI. Mendeleev. 2007. 584 p. (in Rus-sian).
Ganesh I. // Int. Mater. Rev. 2013. V. 58. N 2. P. 63–112. DOI: 10.1179/1743280412Y.0000000001.
Hahn D., Alavi A.M., Hopp V., Quirmbach P. // J. Am. Ceram. Soc. 2021. V. 104. P. 6625-6642. DOI: 10.1111/jace.18022.
Kong Y., Han H.-G. // Wear. 2015. V. 338–339. P. 22–26. DOI: 10.1016/j.wear.2015.05.005.
Kosenko N.F., Filatova N.V., Glazkov M.A. // ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2019. V. 62. N 12. P. 119–124. DOI: 10.6060/ivkkt.20196212.6056.
Apanasevich N.S., Lapko K.N., Kudlash A.N., Sokol A.A., Klyavlin Yu.D., Vishnevsky K.V. // Zhurn. Belarus. Gos. Univ. Khimiya. 2021. N 2. P. 50–61 (in Rus-sian). DOI: 10.33581/2520-257X-2021-2-50-61.
