Mechanizm reakcji tworzenia się heksaglinianiu wapnia w układzie CaAl4O7-Al2O3

• Autorzy: Jonas S. , Pięta A. , Bućko M. , Czyżewska A. , Krupa G.

Warianty tytułu

EN

The reaction mechanism of calcium hexa-aluminate formation in the CaAl4O7-Al2O3 system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca zawiera wyniki badań nad przebiegiem reakcji tworzenia się heksaglinianu wapnia CaAl12O19 (CA6) podczas wypalania mieszaniny proszków dwuglianiu wapnia CaAl4O7 (CA2) i Al2O3. Reakcja ta ma istotne znaczenie w kształtowaniu się mikrostruktury materiałów ogniotrwałych na bazie wymienionych związków. Heksaglinian wapnia tworzący się na styku powierzchni dużych ziaren Al2O3 z otaczającą je osnową CA2 powoduje wzrost porowatości materiału oraz wprowadza lokalne zmiany rozszerzalności cieplnej. Znajomość reakcji tworzenia się CA6 jest niezbędna w projektowaniu technologii powyższych materiałów. W pracy wyznaczono stopień przereagowania w układzie w funkcji temperatury i czasu wypalania przy użyciu dyfraktometrii rentgenowskiej z zastosowaniem metody Rietvelda. Ewolucję mikrostruktury analizowano na podstawie obrazów SEM i widm EDS. Na podstawie zebranego materiału doświadczalnego określono kinetyczny próg temperaturowy reakcji oraz sformułowano jej równania kinetyczne. Stwierdzono, że najwolniejszym etapem elementarnym limitującym jej przebieg jest wzrost zarodków CA6, tworzących się na granicy rozdziału CA2-Al2O3.

EN

This work presents the results of research over a course of formation of calcium hexa-aluminate CaAl12O19 (CA6) during firing a mixture of calcium dialuminate CaAl4O7 (CA2) and Al2O3 powders. The CA6-forming reaction is important in evolution of the microstructure of refractory materials made from these compounds. Calcium hexa-aluminate, which forms at the interface of coarse Al2O3 grains and surrounding matrix CA2, increases porosity, and introduces local changes of thermal expansion. Knowledge of the CA6-forming reaction is necessary in designing technologies of the foregoing materials. In the study, a degree of conversion as a function of temperature and time of firing the materials in the system were determined by X-ray diffractometry and the Rietveld method. The evolution of microstructure was analysed by using SEM images and EDS spectra. The kinetic temperature threshold and kinetic equation of the reaction were formulated, basing on the collected experimental data. It has been found that the slowest elementary step limiting its course is growth of CA6 nuclei, forming at the CA2-Al2O3 interface.

Słowa kluczowe

PL

heksaglinian wapnia; kinetyka reakcji; układ CaAl4O7-Al2O3

EN

calcium hexaaluminate; reaction kinetics; CaAl4O7-Al2O3 system

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 67, nr 2
• Strony: 109--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Jonas S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Pięta A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Bućko M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Czyżewska A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Krupa G.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Cardoso, F. A., Innocentini, M. D. M., Akiyoshi, M. M., Pandolfelli, V. C.: Effect of curing time on the properties of CAC bonded refractory castables, J. Eur. Ceram. Soc., 24, (2004), 2073–2078.
• [2] Oliveira, I. R., Ortega, F. S., Pandolfelli, V. C.: Hydration of CAC cement in a castable refractory matrix containing processing additives, Ceram. Int., 35, (2009), 1545-1552.
• [3] Luz, A. P., Pandolfelli, V. C.: CaCO3 addition effect on the hydration and mechanical strength evolution of calcium aluminate cement for endodontic applications, Ceram. Int., 38, (2012), 1417-1425.
• [4] Jonas, S., Nadachowski, F., Szwagierczak, D.: A new non-silicate refractory of low thermal expansion, Ceram. Int., 24, 3, (1998), 211–216.
• [5] Jonas, S., Nadachowski, F., Szwagierczak, D.: Low thermal expansion refractory composites based on CaAl4O7, Ceram. Int., 25, (1999), 77-84.
• [6] Jonas, S., Nadachowski, F., Szwagierczak, D., Wójcik, G., Thermal expansion of CaAl4O7-based refractory compositions containing MgO and CaO additions, J. Eur. Ceram. Soc., 26, (2006), 2273-2278.
• [7] Pięta, A., Jonas, S., Drygalska, E., Lis, J., Czyżewska, A., Krupa, G., Skalska, M.: Nowe materiały ogniotrwałe o minimalnej rozszerzalności cieplnej, Materiały Ceramiczne, 65, 3, (2013), 317-322.
• [8] Drygalska E., Pięta A., Czyżewska A., Krupa G., Lis J., Jonas S.: Wpływ warunków otrzymywania materiałów ogniotrwałych z dwuglinianu wapnia na wybrane właściwości, Materiały Ceramiczne, 66, 2, (2014),103-108.