ДО ПИТАННЯ ПРО СПІВІСНУВАННЯ НІКЕЛЕВОЇ І КОБАЛЬТОВОЇ ШПІНЕЛІ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2079-0821.2024.01.07Ключові слова:
термодинамічні розрахунки, субсолідусна будова, довжина конноди, алюмокобальтова шпінель, геометро-топологічні та статистичні характеристикиАнотація
Для розробки композиційних матеріалів на основі глиноземистих та високоглиноземистих цементів за ресурсоощадною технологію при заміні вихідних сировинних матеріалів на некондиційну сировину та відходи хімічних виробництв, виникає необхідність фізико-хімічного обґрунтування співіснування новоутворюваних фаз у складі в’яжучого матеріалу, це зумовило необхідність дослідження субсолідусної будови системи. У роботі наведено результати розрахунків, що характеризують елементи субсолідусної будови системи СоО - NiO - Al2О3. За результатами досліджень встановлено переважність перебігу твердофазних реакцій обміну та визначено будову системи СоО - NiO - Al2О3 у субсолідусній області. Встановлено, що субсолідусна будова системи проста і складається з трьох елементарних трикутників. Аналіз площі елементарних трикутників і невисокий ступінь асиметрії вказують на відсутність істотних ризиків відхилення від заданого фазового складу синтезованих матеріалів через підготовчі технологічні стадії, а під час синтезу матеріалів не потрібні спеціальні заходи щодо точності дозування вихідних інгредієнтів. За результатами розрахунків визначено найбільш термодинамічно стабільну сполуку в досліджуваній системі (алюмокобальтову шпінель), а також визначено максимальну ймовірність її існування. Алюмонікелева шпінель має меншу ймовірність існування, тому що не співіснує з СоО і не представлена в елементарному трикутнику з максимальною площею. Алюмонікелева шпінель має меншу ймовірність існування, а найменш вірогідною є ідентифікація Al2O3 у складі гетерофазних комбінацій. За результатами досліджень проаналізовано геометро-топологічні та статистичні характеристики субсолідусної будови системи, які мають значення для точності прогнозування комбінацій фаз при синтезі нових гетерогенних композиційних матеріалів.
Посилання
Kurdowski W. Cement and Concrete Chemistry / W. Kurdowski. – Heidelberg (DE): Springer Publ., 2014. – 700 p.
Older I. Special Inorganic Cements / I. Older. – London: E & FN Spon, 2000. – 376 p.
Su, N., Fang, H., Chen, Z., Liu, F. (2000) Reuse of waste catalysts from petrochemical industries for cement substitution. Cement and Concrete Research, Vol. 30 (11), p. 1773–1783.
Logvinkov S.M. Tverdofaznyye reaktsii obmena v tekhnologii keramiki [Solid state exchange reactions in ceramics technology]. Kharkov, KhNEU Publ., 2013. 250 p.
Metal, Ceramic and Polymeric Composites for Various Uses / Ed. by A. Riley. – Wilmington (USA): Scitus Academics, 2017. – 314 p.
Kuznetsov, V. & Materials Science International Team (MSIT®, ed. Effenberg, G.) (1993) Al-Ni-O Ternary Phase Diagram Evaluation. Phase diagrams, crystallographic and thermodynamic data: Datasheet from MSI Eureka in SpringerMaterials, https://materials.springer.com/msi/docs/sm_msi_r_10_014303_01
S. Klemme, J.C. van Miltenburg The Heat Capacities and Thermodynamic Properties of NiAl2O4 and CoAl2O4 Measured by Adiabatic Calorimetry from T = (4 to 400) K. J. Chem. Thermodynamic, 2009. V. 41. P. 842 – 848.
Zaharko O., Christensen N. B., Cervellino A., Tsurkan V., Maljuk A., Stuhr U., Niedermayer C., Yokaichiya F. Spin liquid in a single crystal of the frustrated diamond lattice antiferromagnet CoAl2O4. Physical Review B. 2011. Vol. 84. Iss.9. Р. 094403.
Maljuk A. Tsurkan V., Zestrea V., Zaharko O. Floating-zone growth of large high-quality CoAl2O4 single crystals. Journal of Crystal Growth. 2009. Vol. 311(16). Р. 3997–4000.
Ropp R.C. Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds // Richard C. Ropp. Amsterdam: Elsevier, 2013. 1187 p.
Berezhnoy A.S. Mnogokomponentnye sistemy okislov [Multicomponent oxide systems]. Kiev: Naukova Dumka [Scientific thought], 1970. 544 p.
Shabanova G.N., Korohodska A.N., Levadna S.V., Gamova O.A. Triangulation and Characterization of the Subsolidus Structure in the Systems CaO-CoO-MoO3, CoO-Al2O3-MoO3 and CaO-Al2O3-MoO3.Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 2019, No. 6, pp. 268-274.
Logvinkov S.M., Korohodska A.N., Shabanova G.N., Ivashura A.A., Ivashura M.N. Subsolidus structure of the Ni – Cr – O - Al2O3 system and justification of advanced composites. Functional Materials. Vol. 27, No 2 (2020). Pp. 363-367.
Lohvinkov S.M., Borysenko O.M., Tsapko N.S., Shabanova H.M., Korohodska A.M., Shumeiko V.M. Rozrakhunkova otsinka stupenia skladnosti subsolidusnoi budovy trykomponentnykh fizyko-khimichnykh system [Calculation estimation of the degree of complexity of the subsolidus structure of three-component physicochemical systems]. Visnyk NTU «KhPI». Seriia Khimiia, khimichni tekhnolohii ta ekolohiia [Bulletin of NTU "KhPI". Series: Chemistry, chemical technologies and ecology]. Kharkiv: NTU «KhPI», 2020. № 2(4). P. 57-67.
Logvinkov S.M., Borysenko O.M., Ivashura A.A., Shabanova H.M., Shumejko V.M., Korohodska A.M., Tsapko N.S. Solid-state exchange reactions during sintering of dispersed alumina. Voprosy khimii i khimicheskoi tekhnologii, 2024, No. 1, pp. 48-54
