Субсолідусна будова системи MgO – FeO – Al₂O₃

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.