Методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза из оксидов алюминия и магния с использованием порошка алюминия в качестве энергетического компонента и нитрата магния в качестве окислителя с применением минерализатора NaCl (1 масс. %) впервые получена алюмомагнезиальная шпинель в субмикронном состоянии в волне горения. Установлено, что добавление 1 масс. % NaCl в состав шихты значительно повышает степень превращения продуктов реакции, способствует формированию целевой кубической фазы шпинели, снижает содержание побочных оксидов (MgO, Al2O3) и устраняет фазу ?-Al2O3 (в пределах чувствительности рентгенофазового анализа (РФА)). Методами РФА, ИК-Фурье спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии в сочетании с энергодисперсионной спектроскопией (СЭМ-ЭДС) подтверждено формирование упорядоченной структуры шпинели и наличие нитевидных кристаллов эвтектического состава, растущих по механизму «пар–жидкость–кристалл». Синтезированный порошок характеризуется мультимодальным распределением частиц с доминирующей фракцией в диапазоне 0,8…1,4 мкм, что подтверждено анализом лазерной дифракции.
Нина Ивановна Радишевская – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Томский научный центр СО РАН, Томск, Россия
Олег Владимирович Львов – кандидат технических наук, младший научный сотрудник, Томский научный центр СО РАН, Томск, Россия
Владимир Давыдович Китлер – кандидат технических наук, научный сотрудник, Томский научный центр СО РАН, Томск, Россия
Роман Владимирович Минин – кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Томский научный центр СО РАН, Томск, Россия
1. Khoroshavin L. B., Sherbatskii V. B. Synthetic spinels of the system MgO-Cr2O3-Al2O3-Fe2O3 // Refractories and Industrial Ceramics. 2008. V. 49, No. 4. P. 277 – 285. URL: https://doi.org/10.1007/s11148-008-9077-4
2. Ko Y.-C. Influence of the characteristics of spinels on the slag resistance of Al2O3-MgO and Al2O3-spinel castables // Journal of the American Ceramic Society. 2000. V. 83, No. 9. P. 2333 – 2335. URL: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.2000.tb01559.x
3. Tsukuma K. Transparent MgAl2O4 spinel ceramics produced by HIP post-sintering // Journal of the Ceramic Society of Japan. 2006. V. 114, No. 1333. P. 802 – 806. URL: https://doi.org/10.2109/jcersj.114.802
4. Karanasios K., Xanthopoulou G., Vekinis G., Zoumpoulakis L. SHS-produced cobalt-alumina catalysts for dry reforming of methane // International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis. 2014. V. 23, No. 4. P. 222 – 231. URL: https://doi.org/10.3103/S1061386214040037
5. Maslennikova G. N. Pigments of the spinel type // Glass and Ceramics. 2001. V. 58, No. 5–6. P. 216 – 220. URL: https://doi.org/10.1023/A:1012347200136
6. Pfaff G. The world of inorganic pigments // ChemTexts. 2022. V. 8, No. 3. Art. 15. URL: https://doi.org/10.1007/s40828-022-00166-1
7. Liu Q., Jing Y., Su S., et al. Microstructure and properties of MgAl2O4 transparent ceramics fabricated by hot isostatic pressing // Optical Materials. 2020. V. 104. Art. 109938. URL: https://doi.org/10.1016/j.optmat.2020.109938
8. Kashcheev I. D., Zemlyanoi K. G. Spinel production // Refractories and Industrial Ceramics. 2017. V. 58, No. 2. P. 162 – 168. URL: https://doi.org/10.1007/s11148-017-0074-3
9. Karagedov G. R. Mechanochemically stimulated synthesis and low temperature sintering of MgAl2O4 // Chemistry for Sustainable Development. 2020. V. 28, No. 1. P. 8 – 15. URL: https://doi.org/10.15372/CSD2020196
10. Ganesh I., Bhattacharjee S., Saha B. P., et al. An efficient MgAl2O4 spinel additive for improved slag erosion and penetration resistance of high-Al2O3 and MgO-C refractories // Ceramics International. 2002. V. 28, No. 3. P. 245 – 253. URL: https://doi.org/10.1016/S0272-8842(01)00086-4
11. Senina M. O., Lemeshev D. O., Kolesnikov V. A. Methods of synthesizing alumomagnesium spinel powders for obtaining transparent ceramic (review) // Glass and Ceramics. 2018. V. 74, No. 9–10. P. 358 – 363. URL: https://doi.org/10.1007/s10717-018-9994-8
12. Bobkova N. M., Radion E. V., Sokolovskii A. E. Production of initial compounds for spinellide ceramics by the chemical precipitation method // Glass and Ceramics. 2002. V. 59, No. 9–10. P. 309–310. URL: https://doi.org/10.1023/A:1022062008309
13. Naskar M. K., Chatterjee M. Magnesium aluminate (MgAl2O4) spinel powders from water-based sols // Journal of the American Ceramic Society. 2005. V. 88, No. 1. P. 38 – 44. URL: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2004.00019.x
14. Li H., Wei H.-Y., Cui Y., et al. Synthesis and characterisation of MgAl2O4 spinel nanopowders via nonhydrolytic sol-gel route // Journal of the Ceramic Society of Japan. 2017. V. 125, No. 2. P. 100 – 104. URL: https://doi.org/10.2109/jcersj2.16297
15. Panasyuk G. P., Kozerozhets I. V., Danchevskaya M. N., et al.A new method for synthesis of fine crystalline magnesium aluminate spinel // Doklady Chemistry. 2019. V. 487, No. 2. P. 218 – 220. URL: https://doi.org/10.1134/S0012500819080019
16. Kumar S., Kang K., Bae G., et al.Synthesis and characterization of alumina nano-powders by oxidation of molten aluminium in a thermal plasma reactor: Comparison with theoretical estimation // Materials Chemistry and Physics. 2008. V. 112, No. 2. P. 436 – 441. URL: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.05.070
17. Rogachev A. S., Mukasyan A. S. Combustion for material synthesis. Boca Raton: CRC Press, 2014. 416 p. URL: https://doi.org/10.1201/b17842
18. Radishevskaya N. I., Lepakova O. K., Nazarova A. Yu., et al. Characteristics of phase formation during combustion of the MgO-Al2O3-Mg(NO3)2·6H2O-Al–B system // Ceramics International. 2022. V. 48, No. 10. P. 13948 – 13959. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.01.279
19. Matsuya Sh. Effects of Additives on the solid state reaction between CaSO4 and SiO2: II. Effects of alkali chlorides // Journal of the Japanese Society for Dental Materials and Devices. 1983. V. 2, No. 3. P. 275 – 283. URL: https://doi.org/10.18939/jjdm.2.3_275
20. Gromov A., Ilyin A., Ditts A., Vereshchagin V. Combustion of Al-Al2O3 mixtures in air // Journal of the European Ceramic Society. 2005. V. 25, No. 9. P. 1575 – 1579. URL: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.05.017
21. Kwon Y.-S., Gromov A. A., Ilyin A. P., et al. The mechanism of combustion of superfine aluminum powders // Combustion and Flame. 2003. V. 133, No. 4. P. 385 – 391. URL: https://doi.org/10.1016/S0010-2180(03)00024-5
22. Mallick P. Physical and chemical properties of metal oxides / In: Electric and Electronic Applications of Metal Oxides / ed. by S. Moharana, B. B. Sahu, S. K. Satpathy, T. A. Nguyen. Elsevier, 2025. P. 65 – 102. URL: https://doi.org/10.1016/B978-0-443-26554-9.00003-1
23. Ozerova V. M., Solomonik V. G., Krasnov K. S. Structure, vibrational spectra, and thermodynamic functions of various complex inorganic ions, from the results of calculations by the SCF MO LCAO method // Journal of Structural Chemistry. 1983. V. 24, No. 3. P. 316 – 318. URL: https://doi.org/10.1007/BF00747399
24. Radishevskaya N. I., L'vov O. V., Kasatskii N. G., et al.Features of self-propagating high-temperature synthesis of spinel pigments // Combustion, Explosion, and Shock Waves. 2012. V. 48, No. 1. P. 57 – 63. URL: https://doi.org/10.1134/S001050821201008X
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.08.pp.041-048
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
