Open Access Open Access  Restricted Access Subscription Access

Aluminum titanate and high-temperature heat-resistant compositions with its participation. Part 1. General information, phase diagram, crystal structure


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-11-20-24

Full Text:




Abstract

Since the early 1950s, aluminum titanate has attracted attention as a basis for the creation of high-temperature heatresistant materials. This is due to a combination of a number of useful properties, the nature of which lies in the characteristics of the crystal structure and behavior when heated. The article summarizes information about the phase diagram and crystal structure of aluminum titanate. Ill. 4. Ref. 33. Tab. 1.

About the Authors

A. V. Rusinov
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Russian Federation


S. A. Suvorov
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Russian Federation


V. N. Fishchev
ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»
Russian Federation


References

1. Wartenberg, Von H. v. Schmelzdiagramme höchstfeuerfester оxyde. IV. (Aluminiumoxyd) / Von H. v. Wartenberg, H. J. Reusch // Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie. ― 1932. ― Bd 201, Heft 1. DOI: 10.1002/zaac.19322070102.

2. Bunting, E. N. Phase equilibria in the systems TiO2, TiO2‒SiO2 and TiO2‒Al2O3 / E. N. Bunting // U. S. Department of Commerce, Bureau of Standards Research Paper RP619 Part of Bureau of Standards Journal of Research. ― Vol. 11, November. ― 1933. URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/11/jresv11n5p719_A2b.pdf.

3. Lang, S. M. The system beryllia-alumina-titania : phase relations and general physical properties of three component porcelains / S. M. Lang, C. L. Fillmore, L. K. Maxwell // Journal of Research of the National Bureau of Standards. ― 1952. ― Vol. 48. ― P. 298‒312. URL: https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/048/jresv48n4p298_A1b.pdf.

4. Nelson, J. A. Dry pressed aluminum titanate-aluminum silicate turbine stator blades, abstracters / J. A. Nelson, T. A. Willmore, D. G. Bennet // J. Am. Ceram. Soc. ― 1951. ― Vol. 34, № 5. ― P. 87. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1951.tb11621.x.

5. Брон, B. A. О свойствах Al2TiO5 / В. А. Брон, А. К. Подгорный // Доклады Академии наук СССР. ― 1953. ― Т. 91, № 1. ― C. 93, 94.

6. Thielke, N. R. Aluminium titanate and related compounds. WADC Tech. Rept.-53-165 / N. R. Thielke // US Atomic Energy Commission, Nuclear Science Abstracts. ― 1953. ― Vol. 7.

7. Бережной, A. C. Титанат алюминия как огнеупорный материал / А. С. Бережной, Н. В. Гулько // Сборник научных работ по химии и технологии силикатов. ― М. : Промстройиздат, 1956. ― С. 217‒233.

8. Tarasovskii, V. P. Aluminum titanate ― methods of production, microstructure and properties (review) / V. P. Tarasovskii, E. S. Lukin // Refractories. ― 1985. ― Vol. 26, № 3. ― Р. 285‒294. https://doi.org/10.1007/BF01539594.

9. Thomas, H. A. J. Aluminium titanate ― a literature review. Part 1. Microcracking рhenomena / H. A. J. Thomas, R. Stevens // Br. Ceram. Trans. J. ― 1989. ― Vol. 88, № 4. ― P. 144‒151.

10. Thomas, H. A. J. Aluminium titanate ― a literature review. Part 2. Engineering properties and thermal stability / H. A. J. Thomas, R. Stevens // Br. Ceram. Trans. J. ― 1989. ― Vol. 88, № 5. ― P. 184‒190.

11. Thomas, H. A. J. Aluminium titanate ― a literature review. Part 3. Preparation of powders / H. A. J. Thomas,R. Stevens // British Ceramic Transactions and Journal. ― 1989. ― Vol. 88, № 6. ― Р. 229‒233.

12. Поповская, Н. Ф. Муллитотиалитовые керамические материалы на основе химических осажденных смесей (обзор) / Н. Ф. Поповская, Н. М. Бобкова // Стекло и керамика. ― 2002. ― № 7. ― С. 15‒17. DOI: 10.1023/A:1020979228914.

13. Maitra, S. Aluminium titanate ceramics ― a review / S. Maitra, S. Bhattacharya, G. Sil, S. Mondal // Transactions of the Indian Ceramic Society. ― 2002. ― Vol. 61, № 2. ― Р. 69‒98. DOI: 10.1080/0371750X.2002.10800029.

14. Kim, I. J. Formation, decomposition and thermal stability of Al2TiO5 ceramics / I. J. Kim, L. G. Gauckler // Journal of Ceramic Science and Technology. ― 2012. ― Vol. 3, № 2. ― P. 49‒60. DOI: 10.4416/JCST2011-00049.

15. Суворов, C. A. Материалы на основе титаната алюминия с предельно низким термическим расширением / С. А. Суворов, В. Н. Фищев // Актуальные проблемы технологии производства современных керамических материалов : сборник трудов научного семинара. ― СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2015. ― С. 57‒70.

16. Battacharyya, B. N. Aluminium titanate / B. N. Battacharyya, Sen Sudhiz // Central Glass and Ceramic Research. Institute Bulletin. ― 1963. ― Vol. 10, № 4. ― P. 115‒123.

17. Battacharyya, B. N. Aluminum titanate formation and properties / B. N. Battacharyya, Sen Sudhiz // Central Glass and Ceramic Research. Institute Bulletin. ― 1965. ― Vol. 12, № 3. ― P. 91‒103.

18. Pedersen, A. K. A shale buchite xenolith with Alarmalcolite and native iron in a lava from Asuk, Disko, central West Greenland / А. К. Pedersen // Contributions to Mineralogy and Petrology. ― 1979. ― Vol. 69, № 1. ― Р. 83‒94. DOI: 10.1007/bf00375196.

19. Ma, C. Griffinite, IMA 2021-110. CNMNC Newsletter 66 / С. Ma, L. Bindi, F. Cámara, V. Toledo // Mineralogical Magazine. ― 2022. ― Vol. 86, № 2. ― Р. 259‒362. DOI: 10.1180/mgm.2022.33. Ma, C. Griffinite, IMA 2021-110. CNMNC Newsletter 66 / С. Ma, L. Bindi, F. Cámara, V. Toledo // European Journal of Mineralogy. ― 2022. ― Vol. 34. ― P. 253‒257. DOI: 10.5194/ejm-34-253-2022.

20. Freudenberg, B. Etude de la réaction à l’état solide Al2O3 + TiO2 → Al2TiO5: оbservation des structures / B. Freudenberg. ― École Polytéchnique Fédérale de Lausanne, Lausanne, France, 1988. ― 262 р.

21. Goldberg, D. Systems formed by alumina and some oxide of trivalent and tetravalent metals, especially titanium oxide / D. Goldberg // Revue Internationale des Hautes Temperatures et des Refractaires. ― 1968. ― Vol. 5, № 3. ― P. 181‒194.

22. Гуламова, Д. Д. Взаимодействие оксидов алюминия и титана при высоких температурах / Д. Д. Гуламова, М. X. Саркисова // Неорганические материалы. ― 1989. ― Т. 25, № 5. ― С. 789‒794.

23. Ilatovskaia, M. Thermodynamic description of the Ti‒ Al‒O system based on experimental data / M. Ilatovskaia, G. Savinykh, O. Fabrichnaya // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. ― 2017. ― Vol. 38. ― P. 175‒184. DOI: 10.1007/s11669-016-0509-4.

24. Panda, S. K. Coupled experimental study and thermodynamic modeling of the Al2O3‒Ti2O3‒TiO2 system / S. K. Panda, I. H. Jung // ISIJ International. ― 2020. ― Vol. 60, № 1. ― P. 31‒41. DOI: 10.2355/isijinternational. ISIJINT-2019-006.

25. Vlasova, M. Laser synthesis of Al2TiO5 and Y3Al5O12 ceramics from powder mixtures Al2O3‒TiO2 and Al2O3‒ Y2O3 / M. Vlasova, M. Kakazey, B. S. Coeto [et al.] // Science of Sintering. ― 2012. ― Vol. 44, № 1. ― Р. 17‒24. DOI: 10.2298/SOS1201017V.

26. Hoffmann, S. Structural models for intergrowth structures in the phase system Al2O3‒TiO2 / S. Hoffmann, S. T. Norberg, M. Yoshimura // Journal of Solid State Chemistry. ― 2005. ― Vol. 178, № 9. ― Р. 2897‒2906. DOI: 10.1016/j.jssc.2005.07.001.

27. Hoffmann, S. Al6Ti2O13, a new phase in the Al2O3‒ TiO2 system / S. Hoffmann, S. T. Norberg, M. Yoshimura, N. Ishizawa // Acta Crystallographica. Section C. ― 2005. ― Vol. 61, № 3. ― Р. i35‒i38. DOI: 10.1107/S0108270105002532.

28. Austin, A. E. The crystal structure of aluminum titanate / A. E. Austin, C. M. Schwartz // Acta Crystallographica. ― 1953. ― Vol. 6, № 10. ― Р. 812, 813. DOI: 10.1107/S0365110X53002374.

29. Bayer, G. Тhermal expansion characteristics and stability of pseudobrookite-type compounds, Me3O5 / G. Bayer // Journal of The Less-Common Metals. ― 1971. ― Vol. 24, № 2. ― Р. 129‒138. DOI: 10.1016/0022-5088(71)90091-9.

30. Morosin, B. Structure studies on Al2TiO5 at room temperature and at 600 °C / B. Morosin, R. W. Lynch // Acta Crystallographica. Section B. ― 1972. ― Vol. 28, № 4. ― Р. 1040‒1046. DOI: 10.1107/S0567740872003681.

31. Skala, R. D. Diffraction, structure and phase stability on aluminum titanate / R. D. Skala, D. Li, I. M. Low // J. Eur. Ceram. Soc. ― 2009. ― Vol. 29, № 1. ― Р. 67‒75. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2008.05.037.

32. Русаков, А. А. Кристаллическая структура и химическая формула окиси титана Ti3O5 (аносовита) / А. А. Русаков, Г. С. Жданов // ДАН СССР. ― 1951. ― Т. 77, № 33. ― С. 411‒414.

33. Жданов, Г. С. Рентгенографические исследования структуры аносовита и нового изоморфного ряда двойных окислов А2ВО5 / Г. С. Жданов, А. А. Русаков // Cб. тр. Института кристаллографии АH СССР. ― 1954. ― Вып. 9. ― С. 165‒210


Supplementary files

For citation: Rusinov A.V., Suvorov S.A., Fishchev V.N. Aluminum titanate and high-temperature heat-resistant compositions with its participation. Part 1. General information, phase diagram, crystal structure. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2023;(11):20-24. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2023-11-20-24

Views: 53

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)