Open Access Open Access  Restricted Access Subscription Access

Physico-chemical processes of fusion formation and sintering of high-alumina ceramic materials MgO‒CaO‒Al2 O3 ‒SiO2 systems in two-step and one-step non-sintered technology


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-1-32-37

Full Text:




Abstract

The content of the research is the analysis of the processes of formation and growth of the melt amount during high-alumina ceramics VK-91 firing according to the melting curves of analogs, the compositions of which are reduced to the phase diagram of the CaO‒Al2O3‒SiO2 system. The results of studies of the phase composition, microstructure and properties of fired ceramic samples obtained by single-stage and two-stage non-sintered technology are presented. The melt required for sintering high-alumina ceramics VK-91 products at a firing temperature of 1550 °C without preliminary obtaining of ceramic sinter is formed by a nonequilibrium process by dissolving α-Al2O3 in eutectic melts of ternary aluminosilicate systems including calcium and magnesium oxides. The presence of zircon (ZrO2·SiO2) in the batch leads to the formation of anorthite at high temperatures (above 1400 °C) through the product of the interaction of zircon with calcium oxide, which in some cases does not achieve its complete dissolution in the melt. According to the properties of fired ceramics, a single-stage technology for preparing the slip with organic liquids for casting the original ceramic tape is preferable. Ill. 5. Ref. 13. Tab. 7.

About the Authors

V. I. Vereshchagin
Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
Russian Federation


V. A. Egoshin
Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ)
Russian Federation


A. A. Dits
Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
Russian Federation


L. O. Root
Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
Russian Federation


Yu. A. Chernysheva
Национальный исследовательский Томский государственный университет (ТГУ)
Russian Federation


References

1. 05.05-19М.60 Вакуумноплотная алюмооксидная керамика с повышенными диэлектрическими свойствами // РЖ 19М. Технология силикатных и тугоплавких неметаллических материалов. ― 2005. ― № 5.

2. Бердов, Г. И. Улучшение структуры и свойств алюмооксидной керамики / Г. И. Бердов, В. З. Гиндулина // Стекло и керамика. ― 1989. ― № 7. ― С. 19, 20.

3. Бердов, Г. И. Влияние состава стеклообразующей композиции на спекание и свойства алюмооксидной керамики / Г. И. Бердов, В. А. Лиенко, В. З. Гиндулина [и др.] // Труды Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета (Сибстрин). ― 2001. ― Т. 4, № 4. ― С. 51‒53.

4. Бердов, Г. И. Повышение диэлектрических свойств алюмооксидной керамики / Г. И. Бердов, В. А. Лиенко, П. М. Плетнев [и др.] // Огнеупоры и техническая керамика. ― 2006. ― № 6. ― С. 48‒51.

5. Vereshchagin, V. I. Effect of sintering activators on the mineralization of α-Al2O3 during heat treatment of alumina / V. I. Vereshchagin, P. M. Pletnev, A. D. Shil'tsina // Refractories. ― 1980. ― Vol. 20, № 5/6. ― P. 379‒382. DOI: 10.1007/BF01284669.

6. Pletnev, P. M. Selection of an alumina grade for manufacturing alumina ceramics / P. M. Pletnev, Yu. K. Nepochatov // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 2. ― P. 147‒151. https://doi.org/10.1007/s11148-023-00817-x.

7. Pletnev, P. M. Structural-phase and technical characteristics of alumina of different brands and manufacturers / P. M. Pletnev, Yu. K. Nepochatov // Refract. Ind. Ceram. ― 2023. ― Vol. 64, № 1. ― P. 6‒10. (2023). https://doi.org/10.1007/s11148-023-00794-1.

8. Шарова, Н. В. Керамика из Al2O3 для подложек интегральных микросхем / Н. В. Шарова, Н. А. Попова, Е. С. Лукин // Успехи в химии и химической технологии. ― 2016. ― Т. 30, № 7(176).

9. Орданьян, С. С. Влияние технологии производства и микроструктуры алюмооксидных керамик на их физико-механические свойства / С. С. Орданьян, С. В. Вихман, М. В. Томкович [и др.] // Труды Центрального научно-исследовательского института им. академика А. Н. Крылова. ― 2014. ― № 83 (367). ― С. 183‒194.

10. Лукин, Е. С. Кинетика спекания алюмооксидной керамики с добавкой эвтектического состава / Е. С. Лукин, Н. А. Макаров // Стекло и керамика. ― 2000. ― № 1. ― С. 22‒24.

11. Гузман, И. Я. Практикум по технологии керамики : уч. пособие для вузов / И. Я. Гузман. ― РИФ «Стройматериалы», 2005. ― 336 с.

12. Maletsky, A. V. Structure formation and properties of corundum ceramics based on metastable aluminium oxide doped with stabilized zirconium dioxide / A. V. Maletsky, D. R. Belichko, T. E. Konstantinova [et al.] // Ceram. Int. ― 2021. ― Vol. 47, is. 14. ― P. 19489‒19495. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.286.

13. Брэгг, У. Л. Кристаллическая структура минералов / У. Л. Брэгг, Г. Ф. Кларингбулл. ― М. : Мир, 1967. ― С. 28, 29.


Supplementary files

For citation: Vereshchagin V.I., Egoshin V.A., Dits A.A., Root L.O., Chernysheva Y.A. Physico-chemical processes of fusion formation and sintering of high-alumina ceramic materials MgO‒CaO‒Al2 O3 ‒SiO2 systems in two-step and one-step non-sintered technology. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2025;(1):32-37. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2025-1-32-37

Views: 67

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)