Синтез и свойства карбидных соединений алюминия
Диссертация
Установлена корреляция между химической и термической устойчивостью карбидных фаз алюминия и их кристаллическим строением. Идентичность продуктов взаимодействия а'-А120С и AI4C3 с растворами минеральных кислот и щелочей позволяет предположить наличие в кристаллической решетке монооксикарбида алюминия структурных мотивов, наследуемых от карбида алюминия. В то же время следует признать, что до сих… Читать ещё >
Содержание
- 1. Литературный обзор
- 1. 1. Обзор подсистем системы Al-O-C
- 1. 1. 1. AI-O
- 1. 1. 2. AI-C
- 1. 1. 3. АЮ-С
- 1. 1. 3. 1. Тетраоксикарбид алюминия
- 1. 1. 3. 2. Монооксикарбид алюминия
- 1. 1. Обзор подсистем системы Al-O-C
- 1. 2. Материалы на основе системы А1 — О — С — Si — N
- 1. 3. Фазообразование в системе А12Оз — С
- 2. 1. Химические материалы и реативы
- 2. 2. Методика приготовления образцов
- 2. 3. Термическая обработка
- 2. 4. Весовой анализ
- 2. 5. Определение химического состава
- 2. 6. Рентгенофазовый анализ образцов
- 2. 7. Петрографические исследования
- 2. 8. Определение магнитной восприимчивости
- 2. 9. Масс — спектрометричесские исследования
- 2. 10. Термодинамические расчеты
- 4. 1. Влияние температуры и времени изотермической выдержки на фазообразование при взаимодействии оксида алюминия е углеродом
- 4. 2. Влияние концентрации углерода на процессы фазообразования в системе А120з — С
- 4. 3. Влияние относительной скорости удаления газообразных продуктов взаимодействия и дисперсности исходного оксида алюминия на фазообразование в системе А1203 — С
- 5. 1. Химическая устойчивость оксикарбидных фаз алюминия
- 5. 2. Масс-спектрометричесское исследование оксикарбидных фаз алюминия
- 5. 2. 1. Испарение А^ОС
- 5. 2. 2. Испарение шпинельной фазы, состава А16С>7С
- 5. 3. Магнитная восприимчивость карбидных фаз алюминия
Список литературы
- Химическая энциклопедия. М.: Сов. Энциклопедия. 1988. Т.1. С. 212 214.
- Baur Е., Brunner R. Fusion Area in the Aluminum, Alumina, and Aluminum Carbide System.// Z. Elektrochem.1934. V. 40. № 3. P. 154−158.
- Белецкий M.C., Рапопорт М. Б. Исследование соединения алюминия, образующегося при высоких температурах.// Докл. АН СССР. 1951. Т. 80. № 5. С. 751−754.
- Yamaguchi G. Refractive Power of the Lower-valent Aluminum Ion (Al+ or АГ) in the Crystal.// Bull. Chem. Soc. Japan. 1950. V. 23. P. 89−90.
- Hoch M., Jonston H. L. Formation, Stability and Crystal Structure of the Solid Aluminum Suboxides: A120 and AlO.// J. Am. Chem. Soc. 1954. V. 76. № 5. P. 2560−2561.
- Филоненко H. E., Лавров И. В., Андреева О. В., Певзнер Р. Л. О глиноземистой шпинели АЮ • А1203.// Докл. АН СССР. 1957. Т. 115. № 3. С. 583−585.
- Верт Ж. Л., Каменцев М. В., Кудрявцев В. И., Сохор М. И. К вопросу о восстановлении А12Оз углеродом.// Докл. АН СССР. 1957. Т. 116. № 5. С. 834−837.
- Калинина А. М. О полиморфизме и ходе термических превращений окиси алюминия.// Журн. неорг. химии. 1959. Т. 4. № 6. С. 1260−1269.
- Шевченко В. Я., Баринов С. М. Техническая керамика. М.: Наука. 1993. 187 с.
- Chou Т.С., Nieh T.G. Nucleation and Concurrent Anomalous Grain Growth of а-А120з During y-а Phase Transformation.// J. Am. Ceram. Soc. 1991. V. 74. № 9. P. 2270−2279.
- П.Анциферов B.H., Калашникова М. Ю., Беккер В. Я. Образование бемита и у А1203 из смесей полиморфных модификаций гидроксидов алюминия.// Изв. ВУЗов. 1998. № 6. С. 11−14.
- Todd W., Simpson F. Kinetics of the Amorphus —> y—> a Transformation in Aluminum Oxide.// J. Am. Ceram. Soc. 1998. V. 81. № 1. P. 61−66.
- Горшков В. С., Савельев В. Г. Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений. М.: Высшая школа. 1988. 400 с.
- Резницкий JI. А. Кристаллоэнергетика оксидов. М.: Изд-во МГУ. 1988. 144 с.
- Шаскольская М. П. Кристаллография: Учеб. Пособие для ВУЗов. М.: Высш. шк. 1984. 376 с.
- Yanagida Н., Kroger F.A. The System Al 0.//J. Am. Ceram. Soc. 1968. V. 51. № 12. P. 700−706.
- Ching W.Y., Xu Y.N. Preparation and structure of A1203.//J. Amer. Chem. Soc. 1994. V. 77. P. 404.
- Kottoh Ф., Уилкинсон Дж. Современная неорганическая химия. М.: Мир. 1969. 494 с.
- Филоненко Н. Е., Лавров И. В., Андреева О. В. Об оксикарбидах алюминия.// Докл. АН СССР. 1959. Т. 124. № 1. С. 155−158.
- Yamaguchi G., Yanagida Н. Study of Reductive Spinel a New Spinel Formula A1N-A1203 Instead of the Pevious One A1203.// Bull. Chem. Soc. Japan. 1959. V. 32. P. 1264−1265.
- Lejus A.-M. Preporation par reaction a l’etat solide et principales proprietes des oxynitrures d’aluminium.// Bull. Soc. Chem. Fr. 1962. № 11/12. P. 21 232 126.
- Tabary P., Servant C. Crystalline and microstructure study of the A1N -A1203 section in the Al N — О system.// J. Appl. Cryst. 1999. V. 32. P. 241 272.
- Bandyopadhyay S., Rixecker G., Aldinger F., Pal S. Effect of Reaction Parameters on y-AlON Formation from A1203 and A1N. // J. Amer. Chem. Soc. 2002. У. 85. № 4. P. 1010−1012.
- Голдин Б.А., Рябков Ю. И., Истомин П. В., Грасс В. Э. Высокотемпературная восстановительная переработка оксидного минерального сырья. Екатеринбург: УрО РАН. 2001.216 с.
- Казенас Е.К., Цветков Ю. В. Испарение оксидов. М.: Наука. 1997. 543 с.
- Worell W. Carbotermic reduction of alumina a thermodynamic analysis.// Can. Metallurgical Quarterly. 1965. V. 4. P. 87−95.
- Moissan H. Aluminium Carbide.// Compt. Rend. Acad. Sci. 1895. 119. P. 1620.
- Prescott Jr. С. H., Hincke W. B. High-Temperature Equilibrium Between Aluminium Oxide and Carbon.// J. Amer. Chem. Soc. 1927. V. 49. P. 27 532 759.
- Cox J. H., Pidgeon L. M. An Investigation of the Aluminum Oxygen -Carbon System.// Can. J. Chem. 1963. V.41. P. 671−683.
- Апончук А. В., Карпов И. К., Катков О. М. О зависимости триангуляции диаграммы состав-парагенезис системы А1 О — С.// Докл. АН СССР. 1987. 294(5). С. 1200−1202.
- Jeffrey G.A., Wu V.Y. The Structures of the Aluminum Carbonitrides. II.// Acta Cryst. 1966. V. 20. P. 538−547.
- Wells A.F. Structure Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press. 1975. P. 756−758.
- Khalifa M. The mechanism of hydration of A14C3.// J. Pharm. Sci. U. Arab Repub. 1965. V. 6. P. 131−132.
- Zhang S., Yamaguchi A. Hydration Resistences and Reactions with CO of A1404C and A120C Formed in Carbon-Containing Refractories with Al.// J. Ceram. Soc. Japan. 1996. V. 104. № 5. P. 393−398.
- Foster L.M., Long G., Hunter M.S. Reactions between aluminum oxide and carbon.//J. Am. Ceram. Soc. 1956. V. 39. № 1. P. 1−11.
- Емлин Б. И., Папин Г. Г., Ростовцев С. Г. Исследование восстановления окиси алюминия углеродом в зависимости от условий нагрева шихты.// Металлургия и коксохимия (межвед. респ. науч.-техн. сб. № 3). Киев: Технпса. 1965. 36 с.
- Елютин В. П., Павлов Ю. А., Челноков В. С. Исследование взаимодействия оксикарбидов и карбида алюминия с окислами кремния.// Изв. АН СССР. Неорг. матер. 1973. Т. 9. № 8. С. 1365−1368.
- Yokakawa Н., Fujishige N., Ujiie S., Kameyama Т., Dokiya M., Fukuda К. Volatilization of aluminum oxycarbides and of alumina with carbon in reduction of alumina.// Transactions of the Japan Institute of Metals. 1984. V. 25. № 3. P. 187−196.
- Водопьянов А. Г., Чечулин О. Ш., Серебрякова А. В., Кожевников Г. Н., Молева Н. Г. О взаимодействии окиси одновалентного алюминия в системе А1−0-С.//Изв. АН СССР. Металлы. 1976. № 5. С. 64−66.
- Сох J.H., Pidgeon L.M. X-ray diffraction patterns of A14C3 and AI4O4C.// Can.J.Chem. 1963. V.41. № 6. P. 1414−1416.
- Филоненко H. E., Лавров И. В. Петрография искусственных абразивов. М., Л.:Машгиз. 1958.
- Kohlmeyer E.J., Lundquist. Thermal Reduction of Argillaceous Earth- Importance of Rate of Heating to the Reduction Process.// Z. anorg. Chem. 1949. V. 260. P. 208−230.
- Белецкий M.C., Раппопорт М. Б. Исследование соединения алюминия, образующегося при высоких температурах.// Докл. АН СССР. 1950. Т. 72. № 4. С. 699−701.
- Baur E., Brunner R. Fusion Area in the Aluminum, Alumina, and Aluminum Carbide System.// Z. Elektrochem. 1934. V. 40. № 3. P. 154−158.47Jeffrey G.A., Slaughter M. The Structure of Aluminum Tetroxycarbide.// Acta Cryst. 1963. V. 16. P. 177−184.
- Yokokawa H., Dokiya M., Fujishige M., Kameyama Т., Ujiie S., Fukuda K. X-Ray Powder Diffraction Data for Two Hexagonal Aluminum Monoxycarbide Phases.// J. Am. Ceram. Soc. 1982. V. 65. № 3. P. 40−41.
- Чистяков A.A., Гавриш A.M., Устиченко B.A. Кристаллооптические константы AI4O4C.//Неорг. материалы. 1991. Т. 27. № 8. С. 1657−1659.
- Takasugi Н., Matsumoto Т., Kato Н., Tanaka J. Some studies on A1203 С raw materials.// Taikabutsu Overseas. 1984. V. 4. № 2. P. 31−34.
- Jeffrey G.A., Lynton H. Structure of Al2OC- a Light Element Member of a III/ (IV+VI) Class of Compounds.//Bull. Am. Phys. Soc. Ser. II. 1958. P. 3. -231.
- Amma E. L., Jeffrey G. A. Study of the Wurtzite-Type Compounds. V. Structure of Aluminum Oxycarbide, Al2OC- A Short-Range Wurtzite-Type Superstructure.// J. Chem. Phys. 1961. V. 34. № 1. p. 252−259.
- Jeffrey G.A., Wu Y.Y. The Structures of the Aluminum Carbonitrides. II.// Acta Cryst. 1966. V. 20. P. 538−547.
- Larrere Y., Wilier В., Lihrmann J. M., Daire M. Diagrammes d’equilibre stable et metastable dans le systeme A1203 A14C3.// Rev. Int. Hautes Temper. Refract. Fr. 1984. V. 21. P. 3−18.
- Lihrmann J. M., Zambetakis Т., Daire M. High-Temperature Behavior of the Aluminum Oxycarbide Al2OC in the System A1203 A14C3 and with Additions of Aluminum Nitride // J. Am. Ceram. Soc. 1989. V. 72. № 9. P. 1704−1709.
- Kikuchi Т., Ochai S. Kurosawa K., Yagihashi T. The system A14C3-A1203-A1N.// J. Japan Inst. Metals. 1970. V. 34. № 6. P. 6437.
- Zhang S., Yamaguchi A. Hydration Resistences and Reactions with CO of AI4O4C and Al2OC Formed in Carbon-Containing Refractories with Al.// J. Ceram. Soc. Japan. 1996. V. 104. № 5. P. 393−398.
- Cutler I. В., Miller P. D., Rafaniello W., Park H. K., Thompson D. P., Jack K. H. New Materials in the Si-C-Al-O-N and Related Systems.// Nature. 1978. Y. 275. P. 434−435.
- Cutler I.B., Rigtrup K., Virkar A.V. Synthesys, Sintering, Microstructure and Mechanical Properties of Ceramics Made by Exothermic Reactions.// J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75. № 1. P. 36−43.
- Kuo S.-Y., Jou Z.C., Virkar A.V., Rafaniello W. Fabrication. Thermal Treatment and Microstructure Development in SiC A1N — A120C Ceramics.//J. Mater. Sci. 1986. V. 21. P. 3019−3024.
- Cutler I. В., Miller P. D. Solid Solution and Process for Producing a Solid Solution.//U. S. Pat. 4 141 740. Feb. 23. 1978.
- Qiu C., Metselaar R. Phase Relations in the Aluminum Carbide Aluminum Nitride — Aluminum Oxide System.// J. Amer. Ceram. Soc. 1997. V. 80. № 8. P. 2013−2020
- Huang J.L., Hurford A.C., Cutler R.A., Virkar A.V. Sintering behavior and propeties of SiCAlON ceramics.// J. Mater. Sci. 1986. V. 21. P. 1448−1456.
- Андриевский P.A., Спивак И. И. Прочность тугоплавких соединений и материалов на их основе: Справ.изд. Челябинск: Металлургия. 1989. 368 с.
- Bechtold В., Cutler I. Reaction of Cley and Carbon to Form and Separate A1203 and SiC.//J. Am. Ceram. Soc. 1980. V. 63. № 5−6. P. 271−275.
- Chen J., Tian Q., Virkar A.V. Effect of Coherency Strains on Phase Separation in the A1N A120C Pseudobinary System.// J. Am. Ceram. Soc. 1993. V. 76. № 10. P. 2419−2432.
- Kuo S.-Y., Virkar A.V. Phase Equilibria and Phase Transformation in the Aluminum Nitride Aluminum Oxycarbide Pseudobinary System.// J. Am. Ceram. Soc. 1989. V. 72. № 4. P. 540−550.
- Rafaniello W., Plichta M. R, Virkar A. V. Investigation of Phase Stability in the System SiC A1N.// J. Am. Ceram. Soc. 1983. Y. 66. № 4. P. 272−276.
- Kuo S.-Y., Virkar A.V. Morphology of Phase Separation in A1N A120C and SiC — A1N Ceramics.// J. Am. Ceram. Soc. 1990. V. 73. № 9. P. 2640−2646.
- Tian Q., Virkar A. V. Interdifftision in SiC-AIN and A1N-A120C System.// J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 8. P. 2168−2174.
- Катков O.M., Нуйкин Ю. Л., Карпов И. К. Исследование механизма восстановления оксидов алюминия и кремния при помощи моделирования процесса на ЭВМ.//Изв. ВУЗов. 1982. № 5. С. 37−41.
- Motzfeldt К., Sanberg В. Carbotermic reduction of alumina.// Light Metals 1979, ed. by W.S.Peterson, Metal.Soc. of. AIME, New York. 1979.1. P.411.
- Klug F.J., Pasco W.D., Borom M.P. Microstructural Development of Aluminum Oxide: Graphite Mixture During Carbothermic Reduction.// J.Am.Ceram.Soc. 1982. V. 65. № 12. P. 619−624.
- Водопьянов А. Г. Исследование процесса совместного восстановления окислов кремния и алюминия углеродом. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук. Свердловск: УПИ. 1969.
- Aldebert P., Traverse J. P. Grain boundary microstructure in a liquid-phase-sintered alumins (a-Al203).// J. Amer. Ceram. Soc. 1982. V65. P. 460−465
- Qiu С., Metselaar R. Thermodynamic Evaluation of the A1203 A14C3 System and Stability of Al-oxycarbides.// Z.Metallkd. 1995. V. 86. № 3. P. 198−205.
- Кащеев И.Д. Оксидно углеродистые огнеупоры. М.: Интермет инжиниринг. 2000. 265 с.
- Современная кристаллография. Т.1 4 / Под ред. Вайнштейна. М.: Наука. 1979 -1982.
- Хорошавин Л.Б., Перепелицын В. А. Углеродизадия огнеупоров.// Огнеупоры и Техническая Керамика. 1999. № 6. С. 4−12.
- Казенас Е.К., Петров А. А. Масс-спектрометрическое исследование процессов испарения и диссоциации оксидов бора, алюминия, галлия, индия и таллия.// М. 1988. 20 с. Деп. в ВИНИТИ 20.06.88, № 4837-В88.
- De Maria G., Drowart J., Inghram M.G. Mass-spectrometric study of A1203.// J. Chem. Phys. 1959. V. 30. № 1. P. 318−320.
- Кожевников Г. Н., Водопьянов А. Г. Низшие окислы кремния и алюминия в электрометаллургии. М.: Наука. 1977. 145 с.
- Гофман У., Рюдорф В., Хаас П. В. Руководство по неорганическому синтезу. М.: Мир. 1985. Т. 3. С. 911.
- Лазарев А.И. Колебательные спектры и строение силикатов. Л.: Наука. 1968. 348 с. 86.0гнеупоры и огнеупорные изделия. Государственные стандарты СССР. Изд-во стандартов. 1988. Ч. 3. 424 с.
- Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Справочное издание в 4-х т. под ред. Гурвич Л. В.,.Вейц И. В, Медведев В. А. и др. М.: Наука. 1981.
- Lihrmann J.-M., Tirlocq J., Descamps. P., Cambier F. Thermodynamics of the Al О — С System and Properties of SiC — A1N — Al2OC Composites.// J. Eur. Ceram. Soc. 1999. № 19. P. 2781−2787.
- Dumitrescu L., Sundman B. A Thermodynamic Reassessment of the Si AI — О — N System.// J. Eur. Ceram. Soc. 1995. № 15. P. 239−247.
- Hillert M., Jonsson S. Thermodynamic calculation of the Si — AI О — N system.// Z. Metallkde. 1992. V. 83. P. 720−728
- Chryssoulacis Y., Righas. Etude electrochimique des reactions d’oxydoreduction des carbures ou des oxycarbures d' aluminium dans les bains cryolithiques acides additionnes d’alumine 1300 К.// Bull. Soc. Chim. Fr. 1990. V. 127. P. 635−640.
- Gadalla A., Elmasry M. High temperture reactions within SiC AI2O3 composites.// J. Mater. Res. 1992. V. 7. № 9. P. 2585−2592.
- Misra A. Thermochemical analusis of the Silicon Carbide Alumina Reaction with Reference to Liquid — Phase Sintering of SiC.// J. Am. Ceram. Soc. 1991. V. 74. № 2. P. 345−351.
- Pan Y., Baptista J. Chemical Instability of SiC in the Presence of Transition Metalls.// J. Am. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 8. P. 2017−2026.
- Апончук A.B., Катков O.M., Карпов И. К. О термодинамических свойствах алюминиевой шпинели и оксикарбидов алюминия.// Цв. металлы. 1986. № 6. С. 50−53.
- Qiu С., Metselaar R. Phase Relations in the Aluminum Carbide Aluminum Nitride — Aluminum Oxide System.// J. Am. Ceram. Soc. 1997. V. 80. № 8. P. 20 134 020.
- Yokokawa H., Dokiya M., Fujishige M., Kameyama Т., Ujiie S., Fukuda K. Reduction of Alumina: Effect of Silicon Compounds on Oxycarbide
- Bechavior.// Transactions of the Japan Institute of Metals. 1982. V. 23. № 3. P. 134−145.
- Yokokawa H., Fujishige M., Dokiya M., Ujiie S. Phase Relations Associated with the Aluminum Blast Furnace: Aluminum Oxycarbide Melts and Al С — X (X= Fe, Si) Liquid Allois.// Metallurgical Transactions. 1987. V. 18. № 6. P. 433−445.
- Zhang S., Yamaguchi A. Hydration Resistences and Reactions with CO of AI4O4C and Al2OC Formed in Carbon-Containing Refractories with Al.// J. Ceram. Soc. Japan. 1996. V. 104. № 5. P. 393−398.
- Takeaki K., Sadayuki O. Gaseous species of the C-A1203 system.// J. Japan Inst. Metals. 1970. V. 34. № 6. P. 6437−6438.
- Беляков A.B., Першиков С. А., Сухожак A.H. Роль углерода при получении прозрачной корундовой керамики по порошковой алкоксотехнологии.// Стекло и керамика. 1999. № 9. С. 18−21.
- Лидин Р.А., Молочко В. А., Андреева Л. Л. Химические свойства неорганических веществ. М.: Химия. 1996. С. 87.
- Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону./ Справочник под ред. В. Н. Кондратьева. М.: Наука. 1974. 351 с.