Получение порошка алюмомагнезиальной шпинели методом совместного осаждения Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 546.05, 666.3-16, 535.8 Сенина М.О., Лемешев Д.О.

ПОЛУЧЕНИЕ ПОРОШКА АЛЮМОМАГНЕЗИАЛЬНОЙ ШПИНЕЛИ МЕТОДОМ СОВМЕСТНОГО ОСАЖДЕНИЯ

Сенина Марина Олеговна, аспирант 2 года кафедры химической технологи керамики и огнеупоров, e-mail: snnmarina@rambler.ru

Лемешев Дмитрий Олегович, доцент года кафедры химической технологи керамики и огнеупоров Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20

Рассмотрены перспективы применения оптически прозрачной керамики на основе алюмомагниевой шпинели в различных областях. Методом соосаждения получен прекурсор шпинели. Показано влияние температуры синтеза на фазовый состав порошка MgAl2O4.

Ключевые слова: прозрачная керамика, оптическая керамика, алюмомагниевая шпинель, синтез шпинели

SYNTHESIZING OF MAGNESIUM-ALUMINATE SPINEL POWDER BY THE METHOD OF COPRECIPITATION

Senina M.O., Lemeshev D.O.

D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia.

Prospects of use optically of transparent ceramics basis of magnesium-aluminate spinel in various areas are considered. The spinel precursor was prepared by the method of coprecipitation. The influence of the synthesis temperature on the phase composition of the MgAl2O4 powder is shown.

Key words: transparent ceramics, optical ceramics, magnesium-aluminate spinel, spinel synthesis

В современной технике большим спросом пользуются материалы с повышенными физико-механическими свойствами. Разработка новых керамических материалов с заданным набором свойств как никогда актуальна и перспективна. Особое место среди керамических материалов занимает оптически прозрачная керамика, которая способна пропускать в различных областях спектра, не теряя при этом других ценных свойств. Такая керамика находит широкое применение в качестве дуговых ламп высокого давления, деталей оптических систем навигации, обтекателей ракет и др.

Особое место среди оптически прозрачных керамических материалов занимает керамика из алюмомагниевой шпинели MgAl2O4 (АМШ). Оптическая керамика из АМШ представляет собой материал с исключительными механической прочностью, износостойкостью на истирание, эрозионной стойкостью, устойчивостью к одностороннему аэродинамическому удару, химической инертностью; материал механически стабилен до температуры 1250 °С (до 1500 °С при кратковременном воздействии) [1],

характеризуется прозрачностью в широком спектральном диапазоне (от ультрафиолетовой (УФ) до инфракрасной (ИК) области спектра).

Свойства оптически прозрачных керамических изделий сильно зависят от состава, структуры и дисперсности порошкообразных прекурсоров, поэтому большое внимание при получении оптически прозрачных керамических материалов следует уделить синтезу исходных порошков.

Осаждение из водных растворов является наиболее производительным и простым методом, который не требует повышенных температур и давлений, органических растворителей. Также преимуществом является относительно короткое время реакции [2].

В исследовании использовались соли Mg(NO3)2, Al(NO3)3•6H2O и раствор аммиака в качестве осадителя. В результате осаждения получен аморфизированный порошок с размером частиц 100-500 мкм (рис. 1), который подвергался прокаливанию при температурах от 800 до 1300 °С.

Установлено, что процесс

шпинелеобразования зависит от многих факторов: дисперсности исходных компонентов, их природы и вида примесей, специально введенных добавок, условий отжига и т.д. Образование шпинели начинается при 397-497 °С.

Рис. 1 - СЭМ порошка, полученного при соосаждении.

Однако, образовавшаяся шпинель находится при этом в чрезвычайно высокодисперсном, почти аморфном состоянии. Хорошая кристаллизация шпинели наблюдается при температуре синтеза 697-897 °С [3].

По данным ДТА (рис.2).можно говорить о том, что процесс шпинелеобразования в полученном нами порошке начинается при температуре 390 °С и заканчивается при 870 °С.

Однако данные рентгенофазового анализа, проведенного для порошков, полученных при 800 и 950 °С, позволяют сделать вывод о том, что при данных температурах образование чистой фазы алюмомагнезиальной шпинели не происходит, так как в порошке обнаруживается наличие посторонних фаз. В связи с этим целесообразным является синтез шпинели MgAl2O4 при более высокой температуре.

Таким образом, по результатам работы показана перспектива получения порошка алюмомагниевой шпинели методом соосаждения с последующей термической обработкой порошка-прекурсора. В ходе исследования получен прекурсор алюмомагнезиальной шпинели, который может быть использован для получения прозрачной керамики.

Список литературы

1. Шарыпин В.В., Повышение оптической прозрачности керамики MgAl2O4 при применении двухстадийного одноосного прессования / В.В. Шарыпин, С.К. Евстропьев. // Оптический журнал. Т.83. №3. С.60-65.

2. Мамонова Д.В. Синтез и исследование свойств наночастиц сложных оксидов на примере алюмоиттриевого граната и феррита висмута: Дис. к.х.н. / СПбГУ. Санкт-Петербург. 2015. 136 с.

3. Выдрик Г.А. Прозрачная керамика / Г.А. Выдрик, Т.В. Соловьева, Ф.Я. Харитонов. М.: Энергия. 1980. 96 с

О 100 200 300 400 500 600 700 ВОО 900 1000 Температура, °С

Рис.2 - Результаты ДТА порошка.