УТОЧНЕННЯ СУБСОЛІДУСНОЇ БУДОВИ ЧОТИРИКОМПОНЕНТНОЇ СИСТЕМИ MgO – CaO – Al2O3 – Cr2O3 З УРАХУВАННЯМ СПОЛУКИ Сa6Al4Cr2O15

Автор(и)

  • А. Корогодська
  • Г. Шабанова
  • Н. Дев’ятова
  • М. Волобуєв

DOI:

https://doi.org/10.20998/2079-0821.2022.02.05

Ключові слова:

чотирикомпонентна система, субсолідус, конода, тетраедр, імовірність існування фази, цемент, заповнювач

Анотація

Наведені результати теоретичних розрахунків субсолідусної будови чотирикомпонентної системи MgO – CaO – Al2O3 – Cr2O3 з урахуванням трикомпонентної сполуки Сa6Al4Cr2O15. Для встановлення стабільних конод у зазначеній системі застосовували термодинамічний та геометро-топологічний методи аналізів. При розбитті концентраційного тетраедра MgO – CaO – Al2O3 – Cr2O3 на елементарні із залученням геометро-топологічного аналізу можна зробити однозначне замикання до елементарного тетраедру граней з інцидентними ребрами (коннодами) через загальну вершину. Застосування цього методу дозволяє мінімізувати кількість необхідних термодинамічних розрахунків. Тетраедрація системи MgO – CaO – Al2O3 – Cr2O3 з урахуванням стабільних фаз обумовлена наявністю трьох «внутрішніх» конод, що проходять у тривимірному просторі концентраційного тетраедра: Сa6Al4Cr2O15 – MgO; MgCa3Al4O10 – CaCr2O4, CaCr2O4 – MgAl2O4, що обумовлюють наявність 14 елементарних тетраедрів у субсолідусній області. Довжини конод та обсяги елементарних тетраедрів розраховані з урахуванням барицентричних координат та елементів евклідової геометрії. Фази, що входять до складу тетраедру з найбільшим відносним обсягом та найменшою асиметрією CaCr2O4 – СaAl2O4 –MgAl2O4 – MgO (185,6 ‰ та 2,55 відповідно) мають найбільшу ймовірність існування в системі, що дозволить розробити стійку технологію створення композиційних матеріалів на основі кальцієвого алюмохромітного цементу, з периклазом як заповнювачем, без спеціальних прийомів дозування вихідних компонентів. При цьому у разі порушення технологічного процесу у складі неформованого матеріалу синтезуватиметься магнійалюмінатна шпинель, що не призведе до погіршення експлуатаційних характеристик композиту, що використовується. Слід зазначити, що елементарні тетраедри з високим ступенем асиметрії, що вимагають відповідної точності дозування при прогнозуванні фазового складу синтезованих композиційних матеріалів, розташовані в областях системи, що не є технологічно вигідними з точки зору отримання неформованих вогнетривів на основі спеціальних в'яжучих матеріалів, і становлять інтерес для матеріалознавців керамічної та вогнетривкої галузей.

Посилання

Subir B., Debasish S. Introduction to Refractories for Iron- and Steelmaking. Berlin, Springer Int. Publ., 2020. 447 p.

Vert T., Smith J.D. Refractory Material Selection for Steelmaking. London, Wiley & Sons, 2016. 390 p.

Korgul P., Wilson D.R., Lee W.E. Microstructural Analysis of Corroded Alumina – Spinel Сastables Refractories. J. Euro Ceram. Soc. 1997. Vol. 17. Pp. 77-84.

Sakaguchi N., Maeda Sh. Improvement of Steel Ladle Refractories under High Production. UNITECR. 2005. Pp. 385-389.

Yilmaz S. Corrosion of high alumina spinel castables by steel ladle slag. Ironmaking and Steelmaking. 2006. Vol. 33, №2. Pp. 151-156.

Somnath S., Paromita D., Kausik D., Himanshu Sh.T. Magnesium Aluminate Spinel: Structure, Properties, Synthesis and Applications. Transact. Indian Ceram. Soc. 2020. Vol. 81, No 3. Pp. 97-120.

Berezhnoy A.S. Mnogokomponentnye sistemy okislov [Multicomponent oxide systems]. Kiev: Naukova Dumka [Scientific thought], 1970. 544 p.

Deviatova N. B., Shabanova G. N., Korohodska A. N. Refinement of the subsolidus structure of the four-component system Fe2O3 – CaO – Al2O3 – Cr2O3. Voprosy khimii I khimicheskoi tekhnologii. 2019. № 2. Рр. 144-149.

Logvinkov S.M. Tverdofaznyye reaktsii obmena v tekhnologii keramiki [Solid state exchange reactions in ceramics technology]. Kharkov, KhNEU Publ., 2013. 250 p.

Tarnopol’skaya R.A. Primeneniye geometricheskogo metoda k izucheniyu mnogokomponentnykh sistem [Application of the geometric method to the study of multicomponent systems]. Sbornik nauchn. trudov UkrNIIogneuporov [Collection of scientific Proceedings of the UkrSRIR]. 1967. Vol. 10. Pp. 3-14.

Babushkin V.I., Matveev G.M., Mchedlov-Petrosyan O.P. Termodinamika silikatov [Thermodynamics of silicates]. Moskva: Stroyizdat [Construction Publishing House], 1986. 408 p.

Korogodskaya A.N., Shabanova G.N., Mirgorod O.V., Deyneka V.V., Tsapko N.S. Kal'tsiybarievye oksidnye sistemy i vyazhushchie materialy na osnove ikh kompozitsiy [Calcium barium oxide systems and binders based on their compositions]. Khar'kov: Planeta – Prіnt LLC, 2014. 273 p.

Kaiser A., Sommer E. The System CaO – «CaCr2O4» – «CaAl2O4» in Air and Under Mildly Reducing Conditions. J. Amer. Ceram. Soc. 1992. Vol. 75, No 6. Pp. 1463-1471.

Gorshkov V.S., Savel'ev V.G., Abakumov A.V. Vyazhushchie, keramika i steklokristallicheskie materialy: Struktura i svoystva: Spravochnoe posobie [Binders, Ceramics, and Glass-Crystalline Materials: Structure and Properties: A Reference Guide]. Moskva: Stroyizdat [Construction Publishing House], 1994. 584 p.

Korohodska A.N., Shabanova G.N., Tkacheva Z.I., Hurenko I.V., Rozhenko A.Yu., Ivaschenko M.Yu. Termodinamicheskaya baza dannykh soyedineniy tipa RO•Сr2O3 (R – Mg, Ca, Sr, Ba) [Thermodynamic database of RO•Сr2O3 (R – Mg, Ca, Sr, Ba) type compounds]. Zbirnyk naukovykh pratsʹ VAT UkrNDIVohnetryviv im. A.S. Berezhnoho» [Collection of scientific works of UkrNDIVognetryviv OJSC named after A.S. Berezhnoy"]. 2007. No 107. Pp. 147-155.

Опубліковано

2022-11-25