6295504683

w 1700°C. Jak widać próbki MS i SI zawierają głównie spinel i peryklaz, z przeważającą zawartością peryklazu w próbce MS. W próbkach S2 jest głównie spinel, SA zawiera spinel jak również korund. Wynika z tego, że cała zawartość AI2O3 w próbce S2 została prawie całkowicie ulokowana w strukturze spinelu. W próbce SA tlenek glinu przewyższa stężenie A1₂0₃ w roztworze stałym spinelu i dlatego występuje jako wolny. Jako wynik rozpuszczalności peryklazu i tlenku glinu w fazie stałej spinelu, w próbkach SI i S2 obserwuje się przesunięcie charakterystycznych linii (około 0,2 A) w kierunku wyższych wartości. Większa rozpuszczalność AI2O3 w porównaniu z MgO w strukturze spinelu jest w zgodności z układem fazowym MgO-AI₂C>3 [13, 14]. Także może to być związane z większą zawartością fazy ciekłej, znajdującej się w próbkach S2 i SA w wysokich temperaturach w związku z wyższą ilością zanieczyszczeń. Obecność tej fazy ciekłej określa wielkość dyfuzji jonów Al³* w strukturę spinelu. W dodatku kilka słabych pików w próbce SA odpowiada zawartości niewielkiej zawartości łatwotopliwych związków zawierających tlenki Fe, Ti i Ca, krystalizujących z fazy ciekłej w czasie chłodzenia. Gęstość pozorną i porowatość otwartą wypalonych w 1700°C próbek przedstawiono na rysunku 2. Jak widać, gęstość tych tworzyw jest wyższa od odpowiednich tworzyw otrzymanych wcześniej z innych materiałów wyjściowych [15, 16]. Jest to związane z bardzo małymi ziarnami i dużą jednorodnością kalcynowanych, współ-wytrąconych i wypalonych w 1700°C próbek. Gęstość pozorna próbek MgO - bogatych w spinel (SI) wynosząca 3,56 g/cm³ stanowi 98% obliczonej gęstości teoretycznej, przy porowatości otwartej 1,2%. W porównaniu, próbka Al₂03 - bogata w spinel (S2) wykazuje relatywnie mniejszą gęstość, 93% gęstości teoretycznej i wyższą porowatość otwartą (1,5%). Oznacza to, że nadmiar MgO w ilości ok. 10% powyżej wymaganej ilości do utworzenia spinelu ułatwia bardziej spiekanie spinelu niż nadmiar ok. 30% A1₂0₃ w próbce S2.

Reynen i współautorzy [17] przeanalizowali zagadnienie wpływu niektórych dodatków m. in. MgO, A1₂Oj i Si0₂ na zachowanie się spinelu w czasie spiekania. Stwierdzili, że spiekanie czystego materiału jest w większości związane z zaburzeniami stechiometrycznymi, tzn. nadmiarem MgO lub AI₂0₃. Ponadto niektórzy autorzy [20] zauważyli, że na zdolność do spiekania się czystego ste-chiometrycznie spinelu znacznie oddziaływują nadmiar Al₂03 i jego zakres rozpuszczalności. Z drugiej strony inni autorzy [21, 22] stwierdzili, że nadmiar MgO prowadzi do zwiększenia gęstości pozornej i zawartości małych krystalitów, ponieważ niektóre krystality peryklazu tworzą się jako wtórna faza na granicach ziam. Zwiększenie zawartości wolnego AI₂Oj > 60% i obecność dużych ilości Si0₂, Fe₂Oi i Ti0₂ (ok. 5%) w prób-

Rys. 5. Mikrofotografia tworzywa spinelowo-glinowego (SA)

kach SA powoduje pogorszenie się spiekania w fazie stałej. Materiały te posiadają małą gęstość pozorną (3,39 g/cm³) i większą porowatość otwartą (1,9%). Pozwala to

Ceramika - Materiały Ogniotrwałe nr 3/2000