Reakcje chemiczne i procesy zachodzące w układzie ZrSiO4 - AI2O3 w wysokich temperaturach

Badano przebieg reakcji chemicznych w trakcie otrzymywania materiałów ogniotrwałych mulitowo-cyrkoniowych z wyjściowych substratów w postaci piasku cyrkonowego i korundu. Skład fazowy i mikrostruktura tych tworzyw kształtowane są w wysokich temperaturach, w których z jednej strony zachodzą pośrednie reakcje chemiczne, z drugiej, procesy dyfuzji, zarodkowania i krystalizacji. Stopień przeobrażenia w tym układzie badano poprzez zmiany mikrostruktury, składu chemicznego i fazowego przy użyciu metod XRD, FTIR, SEM i EDS.

---

Solid state reactions between ZrSiO4 and AI203 leading to a formation of mullite and zirconium dioxide were studied by X-ray diffraction and scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray analysis (EDX). The samples were obtained at temperatures ranging from 1400°C to 1600°C for a period of reaction time ranging from 30 minutes to 60 hours. The results indicate that ZrSiO4 and AI2O3 react with a formation of crystalline ZrO2, crystalline mullite (almost stoichiometric 3AI2O3 ⋅ 2SiO2) and non crystalline silicon-alumina phase (pre-mullite). Decomposition of ZrSiO4 is the fastest stage of the reaction at a temperature of 1600°C. The diffusion of Al from AI2O3 grains into the non-crystalline phase seems to be the slowest step of the reaction.