.png)
.png)
Послать статью по эл. почте 
Перспективные огнеупорные материалы для плавки и спекания сплавов на основе титана и других переходных металлов. Часть 1. Синтез цирконата кальция для керамических изделий
https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-2-7-11
Аннотация
Представлены сведения о цирконате кальция, рассмотрены области его применения и способы получения. Установлено, что наиболее простым и экономически эффективным является твердофазный синтез из карбоната кальция и диоксида циркония. Проведена термообработка смеси исходных порошков при разных температурах, установлено, что для полноты синтеза достаточно 1300 оС в течении 4 ч. Полученный порошок обладает активностью к спеканию и пригоден для изготовления технической керамики и огнеупоров, в том числе для плавки и спекания материалов из титана и титановых сплавов.
Об авторах
Б. Л. КрасныйРоссия
Доктор технических наук.
Москва, Щербинка
К. И. Иконников
Россия
Кандидат технических наук
Москва, Щербинка
А. Л. Галганова
Россия
О. И. Родимов
Россия
Список литературы
1. Schafföner, S. Investigating the corrosion resistance of calcium zirconate in contact with titanium alloy melts / S. Schafföner, C. G. Aneziris, H. Berek, B. Rotmann, B. Friedrich // J. Eur. Ceram. ― 2015. ― Vol.35, № 1. ― P. 259‒266.
2. Kim, S. K. Investment casting of titanium alloys with CaO crucible and CaZrO3 mold / S. K. Kim, T. K. Kim, M. G. Kim, T. W. Hong, Y. Kim // Lightweight Alloys for Aerospace Applications. ― 2001. ― P. 251‒260.
3. Schafföner, S. Refractory castables for titanium metallurgy based on calcium zirconate / S. Schafföner, T. Qin, J. Fruhstorfer, C. Jahn, G.Schmidt, H. Jansen, Christos G. Aneziris // Mater. Des. ― 2018. ― Vol. 148. ― P. 78‒86.
4. Klotz, U. E. Investment casting of titanium alloys with calcium zirconate moulds and crucibles / U. E. Klotz, C. Legner, F. Bulling [et al.] // Int. J. Adv. Manuf. Technol. ― 2019. ― Vol. 103. ― P. 343‒353.
5. Schafföner, S. Advanced refractories for titanium metallurgy based on calcium zirconate with improved thermomechanical properties / S. Schafföner, J. Fruhstorfer, C. Faßauer, L. Freitag, C. Jahn, C. G. Aneziris // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2019. ― Vol. 39, № 14. ― P. 4394‒4403.
6. Schafföner, S. Reactions of alkaline earth zirconate refractories with titanium alloys / S. Schafföner // MATEC Web of Conferences. ― 2020. ― Vol. 321, № 10012. ― P. 1‒11.
7. Nadler, M. R. Preparation and properties of calcium zirconate / M. R. Nadler, E. Fitzsimmons // J. Am. Ceram. Soc. ― 1955. ― Vol. 38, № 6. ― P. 214‒217.
8. Резницкий, Л. А. Термодинамические свойства ти-танатов, цирконатов и гафнатов щелочноземельных металлов / Л. А. Резницкий, А. С. Гузей // Успехи хи-мии, выпуск 2. ― 1978. ― Т. XLVII. ― С. 177‒211.
9. Du, Y. Thermodynamic calculation of the zirconia-calcia system / Y. Du, Z. Jin, P. Huang // J. Am. Ceram. Soc. ― 2005. ― Vol. 75, № 11. ― P. 3040‒3048.
10. Phase Equilibria Diagrams [Электронный ресурс]. ― Электрон. дан. и прогр. ― ACerS-NIST. ― CD-ROM Database. ― Version 3.1.0.
11. Iano, R. G. Temperature and atmosphere influence during combustion synthesis of metal oxide (nano) powders: Habilitation Thesis. ― Politehnica University of Timisoara, Faculty of Industrial Chemistry and Environmental Engineering, 2015. ― P. 105.
12. Koopmans, H. J. A. Powder neutron diffraction study of the perovskites CaTiO3 and CaZrO3 / H. J. A. Koopmans, G. M. H. Van de Velde, P. J. Gellings // Acta Crystallogr. ― 1983. ― № 39. ― P. 1323‒1325.
13. Hou, T. I. Mechanical properties and microstructure of Ca2SiO4‒CaZrO3 composites / T. I. Hou, W. M. Kriven // J. Am. Ceram. Soc. ― 1994. ― Vol. 77, № 1. ― P. 65‒72.
14. Rog, G. Calcium zirconate: preparation, properties and application to the solid oxide galvanic cells / G. Rog, M. Dudek, A. Kozlowska-Rog, M. Bucko // Electrochim. Acta. ― 2002. ― Vol. 47, № 28. ― P. 4523‒4529.
15. Serena, S. Corrosion behavior of MgO/CaZrO3 refractory matrix by clinker / S. Serena, M. A. Sainz, A. Caballero // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2004. ― Vol. 24, № 8. ― P. 2399‒2406.
16. Suzuki, Y. New uniformly porous CaZrO3/MgO composites with three-dimensional network structure from natural dolomite / Y. Suzuki, P. E. D. Morgan, T. Ohji // J. Am. Ceram. Soc. ― 2000. ― Vol. 83, № 8. ― P. 2091‒2093.
17. Janke, D. Oxygen probes based on calcia-doped hafnia or calcium zirconate for use in metallic melts / D. Janke // Metall. Trans. ― 1982. ― Vol. B 13, № 2. ― P. 227‒235.
18. Yajima, T. Proton conduction in sintered oxides based on CaZrO3 / T. Yajima, H. Kazcoka, T. Yogo, H. Iwahara // Solid State Ionics. ― 1991. ― Vol. 47, № 3/4. ― P. 271‒275.
19. Gonenli, I. E. Chemical synthesis of pure and Gd-doped CaZrO3 powders / I. E. Gonenli, A. C. Tas // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1999. ― Vol. 19, № 13/14. ― P. 2563‒2567.
20. Pollet, M. Vibrational spectroscopy study of the lattice defects in CaZrO3 ceramics / M. Pollet, M. Daturi, S. Marinel // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2004. ― Vol. 24, № 6. ― P. 1805‒1809.
21. Prasanth, C. S. Synthesis, characterization and microwave dielectric properties of nanocrystalline CaZrO3 ceramics / C. S. Prasanth, H. P. Kumar, R. Pazhani, S. Solomon, J. K. Thomas // J. Alloys. Comp. ― 2008. ― Vol. 464, № 1/2. ― P. 306‒309.
22. Yu, T. Preparation and characterization of sol-gel derived CaZrO3 dielectric thin films for high-k applications / T. Yu, W. Zhu, C. Chen, X. Chen, R.G. Krishnan // Physica B. ― 2004. ― Vol. 348, № 1‒4. ― P. 440‒445.
23. Qiu, X. Y. Thermal stability and dielectric properties of ultrathin CaZrOx films prepared by pulsed laser deposition / X. Y. Qiu, H. W. Liu, F. F. Fang, M. J. Ha, X. H. Zhou // Appl. Phys. A. ― 2005. ― Vol. 81, № 7. ― P. 1431‒1434.
24. Qiu, X. X. Y. Interfacial properties of high-k dielectric CaZrOx films deposited by pulsed laser deposition / X. X. Y. Qiu, H. W. Liu, F. Fang, M. J. Ha, Z. G. Liu, J.-M. Liu // Appl. Phys. Lett. ― 2006. ― Vol. 88, № 18. ― Article № 182907.
25. Schafföner, S. Fused calcium zirconate for refractory applications / S. Schafföner, C. G. Aneziris, H. Berek, J. Hubálková, A. Priese // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2013. ― Vol. 33, № 15/16. ― P. 3411‒3418.
26. Baudín, C. Mechanical behaviour of MgO‒CaZrO3-based refractories for cement kilns / C. Baudín, P. Pena, Á. Obregón, J. L. Rodríguez-Galicia // Advances in Science and Technology. ― 2010. ― Vol. 70. ― P. 47‒52.
27. Schafföner, S. Influence of in situ phase formation on properties of calcium zirconate refractories / S. Schafföner, J. Fruhstorfer, C. Faßauer, L. Freitag, C. Jahn, C. G. Aneziris // Journal of the European Ceramic Society. ― 2017. ― Vol. 37, № 1. ― P. 305‒313.
28. Freitag, L. Silica-free investment casting molds based on calcium zirconate / L. Freitag, S. Schafföner, N. Lippert, C. Faßauer, C. G. Aneziris, C. Legner, U. E. Klotz // Ceram. Int. ― 2017. ― Vol. 43, № 9. ― P. 6807‒6814.
29. Lu, M.-W. Investigation of the interactions between titanium and calcium zirconium oxide (CaZrO3) ceramics modified with alumina / M.-W. Lu, K.-L. Lin, C.-C. Lin // Process. Appl. Ceram. ― 2019. ― Vol. 13, № 1. ― P. 79‒88.
30. Vassen, R. Zirconates as new materials for thermal barrier coatings / R. Vassen, X. Cao, F. Tietz, D. Basu, D. Stover // J. Am. Ceram. Soc. ― 2000. ― Vol. 83, № 8. ― P. 2023‒2028.
31. Jahn, C. Investigation of calcium zirconate formation by sintering zirconium dioxide with calcium hydroxide / C. Jahn, S. Schafföner, C. Ode, H. Jansen, C. G. Aneziris // Ceram. Int. ― 2018. ― Vol. 44, № 10. ― P. 11274‒11281.
32. Nadler, M. R. Preparation and properties of calcium zirconate / M. R. Nadler, E. S. Fitzsimmons // J. Am. Ceram. Soc. ― 1955. ― Vol. 38, № 6. ― P. 214‒217.
33. Iwahara, H. Protonic conduction in calcium, strontium and barium zirconates / H. Iwahara, T. Yajima, T. Hibino, K. Ozaki, H. Suzuki // Solid State Ion. ― 1993. ― Vol. 61, № 1‒3. ― P. 65―69.
34. Шуменко, В. Н. Взаимодействие бадделеита с окисью и карбонатом кальция / В. Н. Шуменко, В. А. Коленкова, М. Н. Дорохина // Изв. вузов Цвет. мет. ― 1974. ― № 3. ― С. 96‒100.
35. Келер, Э. К. О реакциях взаимодействия в твердых фазах двуокиси циркония с окисями магния, кальция и бария / Э. К. Келер, Н. А. Година // Огнеупо-ры. ― 1953. ― № 9. ― С. 416‒426.
36. Бойс, Г. В. Взаимодействие ZrO2 с карбонатами щелочноземельных металлов / Г. В. Бойс, Е. И. Гиндин, Н. А. Михайлова [и др.] // Неорг. мат. ― 1976. ― Т. 12, № 3. ― С. 456‒460.
37. Rog, G. Calcium zirconate: preparation, properties and application to the solid oxide galvanic cells / G. Rog, M. Dudek, A. Kozlowska-Rog, M. Bucko // Electrochim. Acta. ― 2002. ― Vol. 47, № 28. ― P. 4523‒4529.
38. Pat. 1420103 CN, Int. Cl.7 C 04 B 35/48, 35/484. Method for producing electric smelting calcium zirconate / Song Z., Li Q., Ma D., Wen J., Yuan F., Deng S. ; Zhenzhong Electric Smelting Zi. ― № 2001145519 ; appl. 27.12.01 ; publ. 28.05.03.
39. Беляев, И. Н. Синтез титанатов и цирконатов ще-лочноземельных металлов из карбонатов и диоксидов в присутствии ионных расплавов / И. Н. Беляев, В. И. Лупейко, И. Налбандян, Т. И. Ефремова // Журн. неорг. химии. ― 1979. ― Т. 24, № 4. ― С. 881‒884.
40. Li, Z. Low-temperature synthesis of CaZrO3 powder from molten salts / Z. Li, W. E. Lee, S. Zhang // J. Am. Ceram. Soc. ― 2007. ― Vol. 90, № 2. ― P. 364‒368.
41. Fazli, R. The effects of raw materials particle size and salt type on formation of nano-CaZrO3 from molten salts / R. Fazli, M. Fazli, F. Golestani-fard, A. Mirhabibi // Ceram. Int. ― 2013. ― Vol. 38, № 7. ― P. 5775‒5781.
42. Lee, W. J. Decreasing of CaZrO3 sintering temperature with glass frit addition / W. J. Lee, A. Wakahara, B. H. Kim // Ceram. Int. ― 2005. ― Vol. 31, № 4. ― P. 521‒524.
43. Yu, T. Preparation and characterization of sol– gel derived CaZrO3 dielectric thin films for high-k applications / T. Yu, W. G. Zhua, C. H. Chen, X. F. Chen, R. G. Krishnan // Phys. B. ― 2004. ― Vol. 348, № 1‒4. ― P. 440‒445.
44. Brzezinska-Miecznik, J. Barium zirconate ceramic powder synthesis by the coprecipitation–calcination technique / J. Brzezinska-Miecznik, K. Haberko, M. M. Bucko // Mater. Lett. ― 2002. ― Vol. 56, № 3. ― P. 273‒278.
45. Gonenli, E. Chemical synthesis of pure and Gd-doped CaZrO3 powders / E. Gonenli, A. C. Tas // J. Eur. Ceram. Soc. ― 1999. ― Vol. 19, № 13/14. ― P. 2563‒2567.
46. Ianos, R. Solution combustions synthesis of calcium zirconate, CaZrO3, powders / R. Ianos, P. Barvinschi // J. Solid St. Chem. ― 2010. ― Vol. 183, № 3. ― P. 491‒496.
Дополнительные файлы
Для цитирования: Красный Б.Л., Иконников К.И., Галганова А.Л., Родимов О.И. Перспективные огнеупорные материалы для плавки и спекания сплавов на основе титана и других переходных металлов. Часть 1. Синтез цирконата кальция для керамических изделий. Новые огнеупоры. 2022;(2):7-11. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-2-7-11
For citation: Krasniy B.L., Ikonnikov K.I., Galganova A.I., Rodimov O.I. Prospective refractory materials for smelting and sintering alloys based on titanium and other transition metals. Part I. Calcium zirconate synthesis for ceramic products. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;(2):7-11. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-2-7-11
Обратные ссылки
- Обратные ссылки не определены.