Получение тугоплавких соединений в плазме - Краснокутский Ю.И.
Скачать (прямая ссылка):
миния, которые затем смешивали в соотношении, обеспечивающем стехиометрический состав Al2TiO5. Смешанные растворы подвергали повторному аналитическому контролю и корректировали. Приготовленные таким образом растворы в течение 1—2 ч перемешивались, затем подавались пневматическим распылителем в плазмохими-ческий реактор. Время пребывания реакционной смеси в реакторе составляло 5 • 10-2-10-1 с. Образовавшаяся в процессе термолиза раствора пылегазовая смесь, содержащая целевые продукты, поступала на фильтр, где происходило разделение газовой и твердой фаз. ПроДУк" ты іермолиза, по данным химического и рентгеновского фазового анализов, представляли собой дисперсные однофазные порошки титаната алюминия. Свободных or мДтВ ™тана и алюминия не обнаружено. Полученный Al2TiO8 имел структуру перовскита с параметрами кр» сталлической решетки, нм: а = 0,940; Ь = 0,336; с * 536 0,УУ5.
ни,?"1ЄКТронно"микР°скопические исследования получу ^оИ«°?иШК0В пока3а™, что они представляют со*» 2?Г??в частички Размером от 0,1 до 1 мкм. 1?*? иГо?5^ИНСТВО плазменных порошков, получен^ SiPf2S2' частички титаната алюминия не вю*** * 3 С0СТ0ЯТ из кристаллитов размером 20-35 н* *
рис. 35 представлена седиментограм-Ма полученных порошков, на которой видно, что разброс частичек по размерам незначительный, а средний диаметр основной фракции составляет 0,9 мкм. Полученные порошки имеют плотность (по пикнометру) 3,7 X X Ю3 кг/м3 и насыпную массу 1,2 . 103 кг/м3. Спекание керамики из полученных порошков показало, что исходной прессовки
«7 R,mkm
35. Седиментограмма порошков ¦5, полученных термолизом смеси.
Рис
Al2TiO,
растворов нитратов алюминия и титана
оно происходит с большей усадкой чем из грубодисперсных порошков, и более интенсивно, а максимальная плотность керамики достигается при более низких температурах.
Проведены также исследования по синтезу из растворов наиболее распространенных титанитов, элементов II—IV групп. В качестве исходного сырья применяли растворы нитратов, содержащие в заданном количестве-титан и соответствующий второй элемент. Методика приготовления растворов и их последующий термолиз в Разменном теплоносителе осуществлялись так же, как и при синтезе титаната алюминия.
В результате проведенных исследований была показана возможность синтеза из растворов в плазменном ^плоносителе однофазных титанитов кальция, стронция, баРия, лантана и циркония. Синтез титанатов свинца и
висмута протекает не полностью и составляет
ВЄТСТВЄНН0 - - "' 'т,-'~> — —оо /п
COOT-
J75-80 % длТТьТЮз" и 85-90 % для
Фазовый состав, а также данные рентгеноструктурных таблЄД8ВаНИЙ ПолУченных титанатов представлены в Электронно-микроскопические исследования получен-порошков показали что все они представляют собой SlT ШаРообразной формы. Средний диаметр частичек адя Различных соединений почти не отличается и состав
4 7-Ив$ 97
* * Я Результаты рентгеноструктурного и фазового Гнїлизов титанатов, синтезированных в низкотемпературной їлазме из растворов _
Синтезируемое соединение Размер кристаллитов, HM Структура
CaTiO3 MgTiO3 SrTiO3 BaTiO3 ZrTiO4 14,6 15,8 18,6 10,2 39,7 Кубическая То же » Тетрагональная Орторомбиче-ская
La2Ti2O7 39,7 Моноклинная
Bi4Ti3O12 23,4 Орторомбиче-ская
PbTiO3 26,5 Тетрагональная
Параметры решетки, нм
став
со-
а = 0,7629 CaTiO,
а = 0,7530 MeTiO3
а = 0,3899 SrTiO3
а = 0,3990 BaTiO-
с = 0,4038 о
а =¦ 0,4807 ZrTtO4
6 = 0,5034
с = 0,5445
а = 0,7812 La2TiO7
Ъ = 0,5536
с — 1,3012 98°40'
? =
а = 0,5399 Bi4Ti3Ou
Ъ = 0,5442 Bi2O3
с = 3,284 TiO2 рутил,
а = 0,3891 PbTiO3; PbO
Ъ = 0,4141 TiO2-р у тил
ляет 0,5—1,5 мкм. Распределение частичек по размерам близко к нормальному закону.
Анализ седиментационных кривых подтверждает данные электронной микроскопии. Так, по данным седимен-тационного анализа, средний размер частичек для титанитов бария, лантана и висмута составляет 0,6 мкм, а титанитов кальция, магния и стронция — 1,1—1,2 мкм.
Определение размеров кристаллитов полученных порошков свидетельствует о том, что они составляют ДО— 40 нм, т. е. отдельные частички порошков представляют собой агрегаты, состоящие из кристаллитов определи11' ного размера (см. табл. 8).
Влияние некоторых технологических параметров я* синтез и свойства титанатов исследовалось при получении титаната висмута, являющегося перспективным высокотемпературным пьезоэлектриком. Исследования, проведенные в плазмохимическом реакторе проточного типа. пмт!п^И> ЧТ0 Полнота синтеза титаната висмута яезя*' шес™лр«м8ааВИСИТ °Т Феднемассовой температуры <*У Ществления процесса и времени пребывания в peaKU«0*
п
/А
///
W
Ii \ \
г Г,МКМ
Рис. 36. Влияние концентрации раствора на дисперсные характеристики порошков титан ата висмута:
/ — С = 80 г/л; 2—C= 120 г/л; J — С = 150 г/л.
ном канале плазмохимического реактора. Максимальная степень синтеза Bi4Ti3O12 составляет 90 % при среднемас-совой температуре реакционной смеси 1150 К. Увеличение времени пребывания в реакционном канале не приводит к увеличению полноты синтеза, а повышение температуры выше 1300 К приводит к нарушению стехиометрии и снижению степени синтеза.
