Питома площа поверхні, кристалітний розмір та термокінетика формування нанопорошків оксиду γ → α-Al2O3 при 570 -1470 К
Анотація
Проведено рентгенівське (фазове та когерентне), флуоресцентне та фазове хіміко-аналітичне оцінювання γ≈α-Al2O3-нано порошків. Термокінетичні характеристики процесів обчислюються за допомогою експоненціального закону Арреніуса. Визначено та розраховано розмірні характеристики кристалітів (10,4-48 нм); питома поверхня порошків (213-8,6 м2г-1, SВET); термокінетичні параметри процесу росту кристалітів α-Al2O3 (Vα-Al2O3 - 1,44 10-3 - 6,67 10-3 нм с-1; Eα-Al2O3 = 38,7 ± 2,1 кДж моль-1; A0 = 0,16 ± 0,0 с-1 по лінії температур 1220-1470K). Процес зневоднення двох ОН-груп в області 570-720K Ea H2O ↑ = 30,5 ± 0,5 кДж моль-1; A0 = 1,33 ± 0,3 с-1. Остання група ОН при температурі 820 -1070К і швидкості 2,13 10-4 - 4,93 10-4 моль с-1; Ea H2O ↑ = 13,2 ± 0,8 кДж моль-1; A0 = 16,9 ± 0,9 с-1. Енергія активації фазового переходу - Ea, γ → α-Al2O3 = 23,9 ± 1,0 кДж моль-1; A0 = 2,01 ± 0,72 с-1 (770-970K) та Ea, γ → α-Al2O3 = 83,5 ± 0,8 кДж моль-1; A0 = (2,05 ± 0,95) 103 с-1 (1070-1170K). Це добре узгоджується з відомим теплом перетворення Eа, γ → α-Al2O3 = 85 кДж моль-1. ТК γ≈α -Al2O3-нанофази знаходиться на рівні 1170K.
Посилання
1. Domnich V., Reynaud S., Haber R. A., Chhowalla M. Boron Carbide: structure; properties; and stability under stress. J. Am. Ceram. Soc. 2011. 94(11): 3605. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04865.x
2. Stachin J. D., Pyzik A., Carrol D., Prunier A., Allen T. Boron Carbide Aluminum Cermet is for Pressure Housing Applications. Naval Command, Control and Ocean Surveillance Center. RDT&E Division, San Diego, California 92152-5000, Technical Report 1574, September 1992: 192.
3. Yijun Du', Shuyou Li, K. Zhang', K. Lu' BN/Al composite formation by high-energy ball milling. Scrypta Materialia. 1997. 36(1): 7. https://doi.org/10.1016/S1359-6462(96)00335-1
4. Ehsan Ghasali, Masoud Alizadeh, Touradj Ebadzadeh, Amir hossein Pakseresht, Ali Ranbari. Investigation on microstructural and mechanical properties of B4C-aluminum matrix composites prepared by microwave sintering. J. Mater. Res. Technol. 2015. 4(4): 411. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2015.02.005
5. S. Wu, G. Xiao, L. Xue, L. Xue, M. Zhai, W. Zhu. Solid reaction between Al and B4C. Canadian Metallurgical Quarterly. 2015. 54(2): 247. https://doi.org/10.1179/1879139514Y.0000000178
6. Firestein K. L., Steinman F. E., Golovin I. S., Joan Cifre, Obraztsova E. A. , Matveev A. T., Kovalskii A. M., Lebedev O. I. Fabrication, characterization and mechanical properties of spark plasma sintered Al - BN nanoparticle composites. Materials Science & Engineering. 2015. 642: 104. https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.06.059
7. Agus Pramono, Lembit Kommel, Lauri Kollo, Renno Veinthal. The Aluminum Based Composite Produced by Self-Propagating High Temperature Synthesis. Materials Science (Medziagotira). 2016. 22 (1): 1392. https://doi.org/10.5755/j01.ms.22.1.7500
8. Qian Zhao, Yunhong Liang, Zhihui Zhang, Xiujuan Li, Luguan Ren. Microstructure and Dry-Sliding Wear Behavior of B4C Ceramic Particulate Reinforced Al 5083 Matrix Composite. Metals. 2016. 6(227). 1; doi: 10.3390/met6090227 https://doi.org/10.3390/met6090227
9. Patent US 8,030,234 B2. Aleksander J. Pyzik, Robert A. Newman, Mark A. Chartier, Amy M. Wetzel, Christopher N. Haney. Aluminum boron carbide composite and method to form said composite / Int - Classification C043 35/563 (2006-01), C04B 35/58 (2006-01). Filed: Oct. 7, 2009; filed on Oct. 27, 2008; Published Oct. 4, 2011.
10. Patent US 5,039,633. Aleksander J. Pyzik, Robert T. Nilsson. B4C/Al cermets and method for making same: Int. Cl.5 /; C22C 29/04. US - Cl. 501/93; 75/ 244; Filed Sep. 14. 1989. Date of Patent: Aug. 13. 1991.
11. Patent UA, IPC (2016.01), С01В 35/04 (2016.01). Mazur, VB Muratov, VV Garbuz, EV Kartuzov, OO Vasiliev. Method for obtaining AlB12 aluminum dodecaboride powder. PV - Patent for utility model №UA107193U; filed 11/26/2015; published 25.05.2016, Bull. № 10.
12. Patent UA IPC (2016.01), С01В 35/04 (2016.01). Mazur, VB Muratov, VV Garbuz, EV Kartuzov, OO Vasiliev. Impact-resistant ceramics based on aluminum dodecaboride. PV - №UA107259U; filed 15.12.2015; published 25.05.2016, Bull. № 10.
13. A. Düvel, E. Romanova, M. Sharifi, D. Freude M., Wark P., Heitjans M., Wilkening. Mechanically Induced Phase Transformation of γ-Al2O3 into α-Al2O3. Access to Structurally Disordered γ-Al2O3with a Controllable Amount of Pentacoordinated Al Sites. The Journal of Physical Chemistry. 2011. 115(46): P. 22770. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp206077r https://doi.org/10.1021/jp206077r
14. Mironenko R. M., Belskaya O. B., Maevskaya O. V., Gulayeva T.I., Kazakov M.O., Lavernov A.V., Likholov V.A. Effect of Surface Modification of γ-Al2O3 Using Oxalate Complexes of Aluminium on the Formation and Properties of Platinum Centres of Pt/Al2O3. Catalysts Chemistry for Sustainable Development. 2013. 21: P. 241. https://doi.org/10.1016/j.apcata.2013.10.027
15. Ja Hun Kwak, Jian Zhi Hu, Adrienne C. Lukaski, Do Heui Kim. The Role of Penta Coordinated Al3+ Ions in the High Temperature Phase Transformation of Al2O3. The Journal of Physical Chemistry. 2008. 112(25): P.9486. DOI: 10.1021/jp802631u https://doi.org/10.1021/jp802631u
16. Remy H. Course of inorganic chemistry. (Moscow: Mir, 1972).[in Russian]
17. VA Dubok, VI Kornilova, LE Pechentkovskaya. Improvement of methods of chemical analysis of refractory compounds and metal alloys. ( Kiev: Naukova Dumka, 1988) [in Russian].
