CC BY
33
состава на поведение в организме. Saarbrücken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011.
2. Lukina, YuS; Sventskaya NV. Biocomposite material based on dihydrate of dicalcium phosphate. Glass and ceramics, V. 67, N. 11-12, p. 354-357. DOI: 10.1007/s 10717-011 -9297-9.
3. Beletskii, BI; Sventskaya, NV. Silicon in living organisms and biocomposite materials of the new generation. Glass and ceramics, V. 66, N. 3-4, p. 104-108, DOI: 10.1007/s10717-009-9136-4.
4. Лукина, Ю.С. Исследование композиций брушитовый цемент -биоактивное стекло / Ю.С. Лукина, Н.В. Свентская, С.П. Сивков, В.В. Зайцев, Б.И. Белецкий // "Биоматериалы в медицине": Сб. тезисов докл. -Москва: ИМЕТ РАН. - 2011- С. 76-78.
5. Заявка на патент № 2011139585 от 29.09.2011, класс A61L25/00, A61L27/00. Ю.С.Лукина, С.П. Сивков, Н.В. Свентская, Б.И. Белецкий Брушитовый цемент для костной хирургии.
6. Зайцев, В.В. Варианты доклинической оценки различных типов остеопластических материалов в модельных экспериментах in vivo / В.В. Зайцев, Ю.С. Лукина, В.С. Комлев, Т.В. Сафронова, В.И. Путляев, Н.В. Свентская, // "Биоматериалы в медицине": Сб. тезисов докл. - Москва: ИМЕТ РАН. - 2011- С. 94-96.
УДК 546.03
А.Ю. Санжаровский, О.П. Баринова, В.Н. Панюшкин, А.В. Ронов, А.Д. Смирнов
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, г. Москва
ИССЛЕДОВАНИЕ МОРФОЛОГИИ ХРОМОНИКЕЛЕВОЙ ШПИНЕЛИ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ИЗ РАСТВОРА В РАСПЛАВЕ
Исследована морфология хромоникелевой шпинели NiCr204 синтезированной из раствора в расплаве. Определено влияние природы растворителя на кристаллизацию хромоникелевой шпинели NiCr204 из раствора в расплаве, средний размер и морфологию частиц NiCr204.
The morphology of spinel NiCr204 obtained by crystallization via flux method was investigated. The influence of nature of flux on crystallization, particles size and morphology of spinel NiCr204 was determined.
Соединения со структурой шпинели представляют интерес для создания материалов различного функционального назначения. На основе хромоникелевой шпинели в настоящее время разработаны материалы обладающие полупроводниковыми, каталитическими, ферромагнитными, магнитострикционными и другими свойствами [1-3]. В настоящее время исследованы кристаллическая структура NiCr204, основные физико-химические свойства [1,2,4,5], а также способы получения [6,7].
Целью настоящей работы является исследование морфологических особенностей хромоникелевой шпинели NiCr2O4 синтезированной спонтанной кристаллизацией из раствора в расплаве.
Для получения хромоникелевой шпинели NiCr2O3 использовался метод спонтанной кристаллизацией из раствора в расплаве. В качестве исходных компонентов применяли оксид никеля NiO марки «ч» (ТУ 6-095095), оксид хрома (III) Cr2O3 марки «чда» (ТУ 6-09-4272).
Термографические исследования хромоникелевой шпинели в виде порошков проводили методом дифференциально-термического анализа (ДТА) на дериватографе системы "Paulic-PauHc-Erdei" фирмы MOM (Венгрия) в интервале температур 20-1000 0С при скорости нагревания и охлаждения 10 ос/мин. и навеске 0.6-0.8 г (эталон a-Al2O3). Фазовый состав порошка определяли методом рентгеновского фазового анализа (РФА) на дифрактометре ДРОН-3 (CuKa=1.5418 Ä, никелевый фильтр). Гранулометрический состав поученных порошков исследовали на лазерном анализаторе размера частиц Mastersizer micro фирмы Malvern Instruments. Морфологию и размер синтезированных порошков NiCr2O4 исследовали на оптических АЛЬТАМИ МЕТ 1М, МИН-8 и электронном (Jeol JSM-6510LV) микроскопах.
Спонтанную кристаллизацию проводили в муфельной печи марки SNOL 8,2/1100, при температуре 950 °С, времени выдержки 2 часа и охлаждении до температуры 20 °С в режиме остывающей печи. Синтезированный порошок хромоникелевой шпинели отделяли в дистиллированной воде с последующей фильтрацией и сушкой.
Синтезированный раствор расплавным методом порошок NiCr2O4 по данным рентгенофазового анализа имеет характеристические рентгеновские рефлексы 2,49 Ä, 2,95 Ä и 1,59 Ä и идентифицируется в структурном типе шпинели, пространственная группа Fd3m (рис. 1).
Рис. 1. Рентгенограмма порошка №Сг204 полученного раствор расплавным синтезом
Таким образом, данный метод обеспечивает синтез кубической хромоникелевой шпинели с высокой степенью кристалличности уже при температуре 950 0С, что существенно ниже температур твердофазного
синтеза. Это позволит снизить энергетические затраты в процессе синтеза данного соединения.
Изучение гранулометрического состава синтезированного порошка
МСг204 (рис. 2) показало, что при спонтанной кристаллизации из раствора в
%
Particle Diameter (цт.)
Рис. 2. Распределение частиц NiCr204 по размерам
расплаве при температуре 950 °С образуются частицы размером от 1 мкм до 100 мкм, средний размер составляет 18,24 мкм, с удельной поверхностью 0,23 м /г.
Исследование морфологии хромоникелевой шпинели синтезированной спонтанной кристаллизацией из раствора в расплаве позволило выявить следующие особенности. При кристаллизации для пространственной группы шпинели (NiCr204) должны быть характерны гранные формы: куб, тетраэдр, октаэдр и их производные. Для определения внешнего облика кристаллов на основании данных рентгеновских рефлексов (рис. 1) межплоскостных расстояний d(400) = 2,064 A, d(111) = 4,804 A, d(220) = 2,946 А и d(311) = 2,494 А порошка синтезированной кубической хромоникелевой шпинели проведено компьютерное моделирование гранных форм (рис. 3). Показано, что для шпинели NiCr204, полученной из раствора в расплаве, реализованы гранные формы со следующими индексами (hkl): куб (400), октаэдр (111), ромбододекаэдр (220) и тетрагонтриоктаэдр (311) (рис. 4).
а) б)
Рис . 3. Компьютерное моделирование гранных форм NiCr2O4: а) куб (400), б) октаэдр (111), в) ромбододекаэдр (220), г) тетрагонтриоктаэдр (311)
Данные электронной микроскопии подтверждают морфологические особенности для кубической хромоникелевой шпинели: на микрофотографиях, полученных на электронном микроскопе, отчетливо наблюдаем образование кристаллов в виде октаэдра (рис. 4).
а) б)
Рис. 4. Морфология кристаллов хромоникелевой шпинели, электронный микроскоп:
а) х4000, б) х12000
Таким образом, исследование морфологии синтезированной хромоникелевой шпинели показало, что спонтанной кристаллизацией из раствора в расплаве возможно получение кубической NiCr204 с характерными гранными формами в виде октаэдров.
Библиографические ссылки
1. Ishibashi H., Yasumi T. Structural transition of spinel compound NiCr204 at ferrimagnetic transition temperature. - 2007. - Journal of Magnetism and Magnetic Materials. - P. 310.
2. Горяга A.H., Антошина Л.Г., Кокорев А.И., Чурсин Д.А. Магнитная структура никелевого хромита NiCr204. - Физика твердого тела. - 2002. - т. 44, выпуск 4.- С. 731-733.
3. Тимохин H.H., Нерсесян М.Д., Боровинская И.П. Шихта для получения пигмента черного цвета. - Патент № 2029746. - 27.02.1995.
4. Klemme S., J. C. van Miltenburg. Thermodynamic properties of nickel chromite (NiCr204) based on adiabatic calorimetry at low temperatures. - Phys Chem Minerals. - 2002. - 29. P. 663-667.
5. Zongwu Wanga, S. K. Saxenaa, Peter Lazorb. An in situ Raman spectroscopic study of pressure induced dissociation of spinel NiCr2O4. - Journal of the Physics and Chemistry of Solids. - 2003. - 64. - P. 425-431.
6. Nien-Hsun Li, Yen-Hsin Chen, Ching-Yao Hu, etc. Stabilization of Nickel-laden sludge by a high-temperature NiCr2O4 synthesis process. - Journal of Materials. - 2011. - 77. - P. 24-30.
7. William Qu, Li Jian, Josephine M. Hill, etc. Electrical and microstructural characterization of spinel phases as potential coatings for SOFC metallic interconnects. - Journal of Power Sources. - 2006. - 153. - P. 114-124.
УДК: 666.762.856
A.C. Чайникова, Л.А. Орлова, H.B. Попович, В.В Филиппов, А.А. Степко
Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия
ТЕХНОЛОГИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ АЛЮМОСИЛИКАТНОЙ СТЕКЛОКЕРАМИКИ И НЕОКСИДНЫХ НАПОЛНИТЕЛЕЙ
В работе показана возможность синтеза композитов на основе высокотемпературной Sr-анортитовой стеклокерамики с введением в качестве наполнителей тонкодисперсных порошков нитридов бора, кремния и карбида титана, а также графена. Отработаны технологические параметры получения композитов методом горячего прессования, с использованием ультразвука на стадии перемешивания. Показано влияние природы наполнителя на получение и физико-механические свойства материалов.
In the present work the possibility of synthesis of composite materials on the basis of a strontium aluminosilicate glassceramics reinforced by particles of BN, TiC and graphene are shown. Technology of materials creation by ultrasonic mixing and hot pressing are developed. The influence of nature of reinforcers on synthesis, physical and mechanical properties are presented.
Стеклокристаллические композиционные материалы (СККМ) перспективны для применения в авиационной технике, тепло- и атомной энергетике, металлургии, автомобилестроении и химической промышленности в качестве теплозащитных экранов, обтекателей и передних кромок ракет, деталей двигателей, газовых турбин и тормозных механизмов, в установках и реакторах для осуществления различных химических процессов, плавления стали и алюминия, и др. Другим перспективным направлением является применение СККМ в качестве компонентов сообжигаемых низкотемпературных многослойных композиций (LTCC), получивших широкое распространение в электронике [1-3].
Обзор научно-технических и патентных данных свидетельствует о том, что среди многообразия систем для матриц СККМ большой интерес представляет система SrO-Al2O3-SiO2. Это связано с тем, что стронцийалюмосиликатные стекла характеризуются высокими температурами размягчения, а основная фаза, кристаллизующаяся в данной системе - SrAl2Si2O8 - моноклинный стронциевый анортит, обладает высокой температурой плавления - 1760 °С, хорошими механическими
