Please use this identifier to cite or link to this item: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/52434
Title: Субсолідусна будова системи MgO – FeO – Al2O3
Other Titles: Subsolidus structure of the MgO – FeO – Al2O3 system
Authors: Борисенко, Оксана Миколаївна
Логвінков, Сергій Михайлович
Шабанова, Галина Миколаївна
Корогодська, Алла Миколаївна
Івашура, Марина Миколаївна
Івашура, Андрій Анатолійович
Keywords: елементарний трикутник; геометро-топологічні характеристики; благородна шпінель; герциніт; elementary triangle; geometrical-topological characteristics; noble spinel; hercynite
Issue Date: 2021
Publisher: Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"
Citation: Субсолідусна будова системи MgO – FeO – Al2O3 / О. М. Борисенко [та ін.] // Вісник Національного технічного університету "ХПІ". Сер. : Нові рішення в сучасних технологіях : зб. наук. пр. = Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser. : New solutions in modern technology : col. of sci. papers. – Харків : НТУ "ХПІ", 2021. – № 1 (7). – С. 59-64.
Abstract: Трикомпонентні системи складають фізико-хімічну основу більшості вогнетривких матеріалів і аналіз їх субсолідусної будови дозволяє досить точно спрогнозувати області складів з оптимальними властивостями, а також дати рекомендації за технологічними параметрами виробництва, спікання та експлуатації одержуваних матеріалів. В результаті проведеного термодинамічної аналізу системи MgO – FeO – Al2O3 встановлено, що розбиття системи на елементарні трикутники зазнає змін в двох температурних інтервалах: I – до температури 1141 К та II – вище температури 1141 К. Розрахунковими методами визначені геометро-топологічні характеристики субсолідусної будови системи MgO – FeO – Al2O3: площі елементарних трикутників, ступінь їх асиметрії, площа областей, в яких існують фази, ймовірність існування фаз в системі. Встановлено, що у всьому інтервалі температур існує досить протяжна концентраційна область шпінельних фаз: герциніт (FeAl2O4) – благородна шпінель (MgAl2O4). Причому, периклаз (MgO) співіснує одночасно з обома шпінелями лише в низькотемпературні області. Це вказує, що під час отримання периклазошпінельних вогнетривів з підвищеною термостійкістю важливим технологічним параметром є швидкість охолодження нижче 1141 К. Для отримання периклазошпінельних вогнетривів з розгалуженою мікротріщинуватою структурою за рахунок відмінностей коефіцієнтів термічного розширення периклаза, герциніта й благородної шпінелі, – найбільш раціональна концентраційна область досліджуваної системи, що є спільною для двох елементарних трикутників (MgO – FeAl2O4– MgAl2O4 іMgO – FeO – MgAl2O4), які існують в різних температурних інтервалах. При високих температурах випалу елементарний трикутник MgO – FeO – MgAl2O4 має максимальну площу і мінімальний ступінь асиметрії, а при охолодженні утворюється MgO – FeAl2O4– MgAl2O4 – досить значна за площею, але має високу ступінь асиметрії. Тому прогнозувати склади шихт для периклазошпінельних вогнетривів слід з високою точністю дозування і зі значним часом гомогенізації компонентів при змішуванні, так як концентраційна область спільна для обох вище зазначених елементарних трикутників значно скорочується. Таким чином, розбиття системиMgO – FeO – Al2O3 на елементарні трикутники і аналіз геометро-топологічних характеристик фаз системи дозволило вибрати в досліджуваній системі області складів, що володіють оптимальними властивостями для отримання шпінельвміщуючих матеріалів.
Three-component systems constitute the physicochemical basisof most refractory materials and the analysis of their subsolidus structure makes it possible to accurately predict the areas of compositions with optimal properties, as well as give recommendations on the technological parameters of production, sintering, and operation of the materials obtained. As a result of the carried out thermodynamic analysis of the MgO – FeO – Al2O3system, it was found that the partition of the system into elementary triangles undergoes changes in two temperature ranges: I – up to a temperature of 1141 K and II – above a temperature of 1141 K. By calculation methods, the geometrical-topological characteristics of the subsolidus structure of the system are determined MgO – FeO – Al2O3: areas of elementary triangles, degree of their asymmetry, area of regionsin which phases exist, probability of phase existence in the system. It has been established that, over the entire temperature range, there is a fairly extended concentration region of spinel phases: hercynite (FeAl2O4) – noble spinel (MgAl2O4). Moreover, periclase (MgO) coexists simultaneously with both spinels only in the low-temperature region.This indicates that when obtaining periclase-spinel refractories with increased heat resistance, an important technological parameter is a cooling rate below 1141 K. To obtain periclase-spinel refractories with branched microcracking of the structure due to differences in the thermal expansion coefficients of periclase, hercynite and noble spinel, the most rational concentration regionof the system under study is which is common for two elementary triangles (MgO – FeAl2O4– MgAl2O4and MgO – FeO – MgAl2O4) existing in different temperature ranges. At high firing temperatures, the elementarytriangle MgO – FeO – MgAl2O4 has a maximum area and a minimum degree of asymmetry, and upon cooling, MgO – FeAl2O4– MgAl2O4is formed, which is quite large in area, but has a high degree of asymmetry. Therefore, the composition of the charge for periclase-spinel refractories should be predicted with a high dosage accuracy and with a significant homogenization time of the components during mixing, since the concentration region common for both of the above elementary triangles is significantly reduced. Thus, the division of the MgO – FeO – Al2O3 system into elementary triangles and the analysis of the geometrical-topological characteristics of the phases of the system made it possible to select in the system under study the range of compositions with optimal properties for obtaining spinel-containing materials.
ORCID: orcid.org/0000-0002-2746-6797
orcid.org/0000-0001-5957-2386
orcid.org/0000-0001-7204-940X
orcid.org/0000-0002-1534-2180
orcid.org/0000-0003-3427-6024
orcid.org/0000-0002-0022-7489
DOI: doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.09
URI: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/52434
Appears in Collections:Вісник № 01. Нові рішення в сучасних технологіях
Кафедра "Загальна та неорганічна хімія"
Кафедра "Технологія кераміки, вогнетривів, скла та емалей"

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
visnyk_KhPI_2021_1_NRST_Borysenko_Subsolidusna.pdf952,2 kBAdobe PDFThumbnail
View/Open
Show full item record  Google Scholar



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.