СУБСОЛІДУСНА БУДОВА СИСТЕМИ MgO – FeO – Al2O3

Autor: S. M. Logvinkov, Andrii Ivashura, Oksana Borysenko, Marina Ivashura, Alla Nikolaevna Korohodska, Galina Shabanova
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях; № 1(7) (2021): Вісник НТУ «ХПІ»: Серія "Нові рішення у сучасних технологіях"; 59-64
Вестник Национального Технического Университета "ХПИ" Серия Новые решения в современных технологиях; № 1(7) (2021): Вестник НТУ "ХПИ": Серия "Новые решения в современных технологиях"; 59-64
Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: New solutions in modern technologies; No. 1(7) (2021): Bulletin of the NTU"KhPI". Series: New Solutions in Modern Technology; 59-64
ISSN: 2413-4295
2079-5459
Popis: Three-component systems constitute the physicochemical basis of 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 – Al2O3 system, 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 regions in 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 region of the system under study is which is common for two elementary triangles (MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 and MgO – FeO – MgAl2O4) existing in different temperature ranges. At high firing temperatures, the elementary triangle MgO – FeO – MgAl2O4 has a maximum area and a minimum degree of asymmetry, and upon cooling, MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 is 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.
Трехкомпонентные системы составляют физико-химическую основу большинства огнеупорных материалов и анализ их субсолидусного строения позволяет достаточно точно спрогнозировать области составов с оптимальными свойствами, а также дать рекомендации по технологическим параметрам производства, спекания и эксплуатации получаемых материалов. В результате проведенного термодинамического анализа системы MgO – FeO – Al2O3 установлено, что разбиение системы на элементарные треугольники претерпевает изменения в двух температурных интервалах: I – до температуры 1141 К и II – выше температуры 1141 К. Расчетными методами определены геометро-топологические характеристики субсолидусного строения системы MgO – FeO – Al2O3: площади элементарных треугольников, степень их асимметрии, площадь областей, в которых существуют фазы, вероятность существования фаз в системе. Установлено, что во всем интервале температур существует достаточно протяженная концентрационная область шпинельных фаз: герцинит (FeAl2O4) – благородная шпинель (MgAl2O4). Причем, периклаз (MgO) сосуществует одновременно с обоими шпинелями лишь в низкотемпературной области. Это указывает, что при получении периклазошпинельных огнеупоров с повышенной термостойкостью важным технологическим параметром является скорость охлаждения ниже 1141 К. Для получения периклазошпинельных огнеупоров с разветвленной микротрещиноватостью структуры за счет различий коэффициентов термического расширения периклаза, герцинита и благородной шпинели, – наиболее рациональная концентрационная область исследуемой системы, являющаяся совместной для двух элементарных треугольников (MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 и MgO – FeO – MgAl2O4), существующих в различных температурных интервалах. При высоких температурах обжига элементарный треугольник MgO – FeO – MgAl2O4 имеет максимальную площадь и минимальную степень асимметрии, а при охлаждении образуется MgO – FeAl2O4 – MgAl2O4 – достаточно значительный по площади, но имеющий высокую степень асимметрии. Поэтому прогнозировать составы шихт для периклазошпинельных огнеупоров следует с высокой точностью дозировки и со значительным временем гомогенизации компонентов при смешении, так как концентрационная область совместная для обоих выше отмеченных элементарных треугольников значительно сокращается. Таким образом, разбиение системы MgO – FeO – Al2O3 на элементарные треугольники и анализ геометро-топологических характеристик фаз системы позволило выбрать в изучаемой системе области составов, обладающих оптимальными свойствами для получения шпинельсодержащих материалов.
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 і MgO – 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 системи MgO – 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
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: