Możliwości proszku glinianu wapnia w kategoriach gęstości i ewolucji mikrostrukturalnej spieków podczas spiekania naturalnego

• Autorzy: Komarek Sebastian , Berent Katarzyna , Rączka Marian , Pyda Waldemar

Warianty tytułu

EN

The performance of calcium aluminate powder in terms of density and microstructural evolution of sinters during natural sintering

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Ze względu na wysoką podatność na spiekanie nanoproszków przeprowadzono badania ewolucji mikrostrukturalnej i zagęszczenia spieków dla układu CaO-Al2O3. Proszki nanokrystaliczne majenitowe (12CaO∙7Al2O3, C12A7) konsolidowano za pomocą bezciśnieniowego procesu spiekania (PS) w zakresie temperatur 1100-1300 °C. Skład fazowy i ewolucję mikrostrukturalną C12A7 zbadano za pomocą odpowiednio dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Przeprowadzono badania dylatometryczne w celu określenia stopnia zagęszczenia w odniesieniu do obserwowanych zmian mikrostrukturalnych. Stwierdzono, że wzrost temperatury spiekania powoduje zwiększenie gęstości nasypowej. Wyniki wykazały, że maksymalną gęstość względną 95,1% ± 0,6% można uzyskać dla próbek C12A7 spiekanych w temperaturze 1300 °C. Wyniki tych badań można wykorzystać do kontrolowania mikrostruktury, a zatem właściwości majenitu.

EN

Due to the high susceptibility of nanopowders to sintering, the microstructural evolution and densification of studies of sinters were performed for the CaO-Al2O3 system. The mayenite (12CaO•7Al2O3, C12A7) nanocrystalline powders were consolidated using a pressureless sintering process (PS) in a temperature range of 1100–1300 °C. The phase composition and microstructural evolution of C12A7 were examined using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Dilatometry studies were conducted to determine the extent of densification with relation to the observed microstructural changes. It was stated that increasing sintering temperature results in increasing bulk density. The results showed that a maximum relative density of 95.1% ± 0,6% can be achieved for C12A7 samples sintered at the temperature of 1300 °C. The results of these studies can be used to control the microstructure and, therefore, the properties of mayenite.

Słowa kluczowe

PL

układ glinianu wapnia; spiekanie bezciśnieniowe; ewolucja mikrostrukturalna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 71, nr 2
• Strony: 117--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Komarek Sebastian

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Berent Katarzyna

• AGH University of Science and Technology, Academic Centre for Materials and Nanotechnology,al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Rączka Marian

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Pyda Waldemar

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Johnson, L. E., Sushko, P. V., Tomota, Y., Hosono, H.: Electron anions and the glass transition temperature, PNAS, 113, (2016), 10007-10012.
• [2] Hosono, H., Kim, J., Toda, Y., Kamiya, T., Watanabe, S.: Transparent amorphous oxide semiconductors for organic electronics: Application to inverted OLEDs, PNAS, 114, (2017), 233-238.
• [3] Kenzi, S.: Application to catalyst of mayenite consisting of ubiquitous elements, Transactions, 39, (2010), 281-283.
• [4] Kitano, M., Inoue, Y., Yamazaki, Y., Hayashi, F., Kanbara, S., Matsuishi, S., Yokoyama, T., Kim, S.-W., Hara, M., Hosono, H.: Ammonia synthesis using a stable electride as an electron donor and reversible hydrogen store, Nature chemistry, 4, (2012), 934-940.
• [5] Proto, A., Cucciniello, R., Genga, A., Capacchione, C.: A study on the catalytic hydrogenation of aldehydes using mayenite as active support for palladium, Catalysis Comm., 68, (2015), 41-45.
• [6] Barsoum, M.: Fundamentals of Ceramics, McGraw-Hill, New York, 1997.
• [7] Manière, Ch., Chana, Sh., Lee, G., McKittrick, J., Olevsky, E. A.: Sintering dilatometry based grain growth assessment, Results in Physics, 10 (2018), 91-93.
• [8] Berent, K., Komarek, S., Lach, R., Pyda, W.: The Effect of Calcination Temperature on the Structure and Performance of Nanocrystalline Mayenite Powders, Materials, 12, 3476, (2019), 1-11, doi:10.3390/ma12213476.
• [9] Kim, S. W., Toda, Y., Hayashi, K., Hirano, M., Hosono, H.: Synthesis of a Room Temperature Stable 12CaO•7Al2O3 Electride from the Melt and Its Application as an Electron Field Emitter, Chem. Mater., 187, (2006), 1938-1944.
• [10] Budworth, D.: The selection of grain-growth control additives for the sintering of ceramic, Mineralogical Magazine, 37, (1970), 833-838.
• [11] Mohan, L.: Advances in some special and newer cements, in: S. N. Ghosh, Cement and Concrete Science and Technology, ABI Books Private Limited, New Delhi, 1991.
• [12] Salasin, J. R., Schwerzler, S. E. A., Mukherjee, R., Keffer, D. J., Sickafus, K. E., Rawn, C. J.: Direct Formation and Structural Characterization of Electride C12A7, Materials, 12, 84, (2019), 1–22.
• [13] Lee, J. W., Lee, J. S., Kim, M. G., Hyun, S. K.: Fabrication of porous titanium with directional pores for biomedical applications, Mater. Trans., 54, (2013), 137-142.
• [14] De Jonghe, L. C., Rahaman, M. N.: Sintering of ceramics, in: Sh. Somiya, A. Fritz, R. Spriggs, K. Uchino, K. Koumoto, M. Kaneno (Eds.), Handbook of Advanced Ceramics, Elsevier Inc., 2003.
• [15] Cortés, J. Valencia, E.: Phenomenological equations of the kinetics of heterogeneous adsorption with interaction between adsorbed molecules, Phys. Rev. B, 51 (1995), 2621-2623.