Взаимодействие наноструктурного оксида алюминия с силикатной матрицей Al₂O₃–SiO₂–MgO

Abstract

Исследовано влияние добавок нанокристаллического волокнистого оксида алюминия на структуру и свойства керамического материала, синтезированного на основе высокодисперсных природных минералов: глины, талька и промышленного глинозема, которые при отжиге выше 1200°С образуют кордиерит. Исследование фазового состава показало, что в процессе термообработки между матрицей и поверхностью оксидных волокон протекали твердофазные реакции с образованием муллита и алюмомагниевой шпинели, что повышало прочность композита. Установлено, что введение нанокристаллической добавки Al₂O₃ в композиционную смесь порошков природных минералов и глинозема изменяло свойства композита на основе кордиерита: повышалась пористость и термостойкость керамического материала, понижалась его теплопроводность, что позволило рекомендовать полученный материал для применения в качестве термостойкой теплоизоляции в печах индукционного нагрева.

Досліджено вплив домішок нанокристалічного волокноподібного оксиду алюмінію на структуру та властивості керамічного матеріялу, який було синтезовано на основі високодисперсних природніх мінералів: глини, тальку і промислового глинозему, які при відпалюванні за 1200°С утворюють кордієрит. Дослідження фазового складу показало, що в процесі термообробки між матрицею і поверхнею оксидних волокон відбувалися твердофазні реакції з утворенням мулліту та алюмомагнійової шпінелі, що збільшувало міцність композиту. Встановлено, що введення нанокристалічної домішки Al₂O₃ у композиційну суміш порошків природніх мінералів і глинозему змінювало властивості композиту на основі кордієриту: підвищувалася пористість і термотривкість керамічного матеріялу, знижувалася його теплопровідність, що дозволило рекомендувати одержаний матеріял для використання в якости термотривкої теплоізоляції в печах індукційного нагріву.

The influence of nanocrystalline fibrous alumina additives on the structure and properties of ceramic material based on cordierite matrix is investigated. The material is synthesized from highly-dispersed natural mineral powders, i.e., clay, talc and industrial alumina, which form cordierite matrix during an annealing at temperatures higher than 1200°С. Investigation of phase composition shows that, in process of composite heat treatment, the solid-phase reactions took place, and mullite and alumina–magnesia spinel are formed between oxide fibres and matrix that results in composite-strength increase. As established, the introduction of additives of Al₂O₃ nanocrystalline fibres into composition mixture of powders of natural materials and alumina raises porosity and heat resistance of composite and lowers its heat conductivity. These properties permit the use of this ceramic composite for induction-furnace isolation.