Quá trình hình thành pha khi tổng hợp frit Al2O3 - Y2O3 - SiO2 bằng phương pháp sol- gel và đồng kết tủa
4 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.104.2025.94-102Từ khóa:
Y2O3 -Al2O3 -SiO2; Frit; Gốm kỹ thuật SiAlON.Tóm tắt
Frit được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp do các đặc tính đặc biệt của chúng. Tuy nhiên, hầu hết các frit được chế tạo từ các nguyên liệu là oxit, đòi hỏi nhiệt độ thiêu kết cao và thời gian kéo dài để đạt được độ đồng nhất. Trong nghiên cứu này, quá trình hình thành và phát triển pha khi tổng hợp frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2 bằng phương pháp sol- gel chỉ cần nhiệt độ tổng hợp thấp và độ tinh khiết cao. Kết quả phổ nhiễu xạ tia X đã xác nhận rằng frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2 được chế tạo thành công bằng phương pháp sol-gel. Các ảnh hưởng của điều kiện thiêu kết đến quá trình chuyển pha trong vật liệu được nghiên cứu. Các mẫu frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2 cho thấy cấu trúc hoàn toàn vô định hình ở nhiệt độ gần 1000 oC. Theo hàm của nhiệt độ, các pha tinh thể Y2O3.2SiO2, Y2O3.SiO2 và a-Al2O3 xuất hiện ở khoảng 1100 oC, 1200 oC và 1300 oC. Pha tinh thể hoàn chỉnh của frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2 được quan sát thấy ở 1400 oC. Các kết quả phân tích nhiệt vi sai xác nhận nhiệt độ chuyển thủy tinh, nhiệt độ đỉnh kết tinh và nhiệt độ eutectic của frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2. Bên cạnh đó, điều kiện thiêu kết tối ưu của frit Al2O3 -Y2O3 -SiO2 được đề xuất ở 1400 oC và 5 giờ.
Tài liệu tham khảo
[1]. TCVN 6530-3:2016: Vật liệu chịu lửa - Phần 3. Xác định khối lượng thể tích, độ hút nước.
[2]. Malinverni, C., et al., "A yttrium aluminosilicate glass-ceramic to join SiC/SiC composites". Journal of the European Ceramic Society. 44(6): p. 3579-3587, (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.12.095
[3]. L. Sun, S. Wang, C. Hou, D. Wang, "Microstructure, mechanical property and bonding mechanism of SiC ceramic joint using a novel Y2Si2O7/Mullite glass-ceramic interlayer". Ceram. Int. 49: p. 17885-17893, (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.02.155
[4]. Yang, S., et al., "Effect of CaO doping on the properties and crystallization behavior of Y2O3–Al2O3–SiO2 glass". Ceramics International. 49(20): p. 33188-33196, (2023). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.08.022
[5]. J. Denga, B. Lu, K. Hu, J. Wang, "Interaction between Y-Al-Si-O glass-ceramics for environmental barrier coating materials and Ca-Mg-Al-Si-O melts". Ceram. Int. 46: p. 18262-18273, (2022). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2020.05.037
[6]. L. Sun, X. Shi, X. Liu, J. Fang, C. Liu, "Joining of Cf/SiC composites and Si3N4 ceramic with Y2O3-Al2O3-SiO2 glass filler for high-temperature applications". Ceram. Int. 47: p. 15622-15630, (2021). DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.02.132
[7]. Zheng, Q., et al., "Crystallization behavior and IR structure of yttrium aluminosilicate glasses". Journal of the European Ceramic Society. 40(2): p. 463-471, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.09.044
[8]. Ahmad, S., "Rare-earth Aluminosilicate (RE2O3-Al2O3-SiO2) Glasses and Their Application as Solders for Joining of Silicon Carbide Components", KIT-Bibliothek, (2018).
[9]. S. Ahmad et al., "Application of Nd2O3-Al2O3-SiO2 glass solder for joining of silicon carbide components". J. Eur. Ceram. Soc. (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.01.020
[10]. L. Gozzelino, V. Casalegno, G. Ghigo, T. Moskalewicz, "He-irradiation effects on glass-ceramics for joining of SiC-based materials". J. Nucl. Mater. 472: p. 28-34, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2016.01.024
[11]. Yong Li, B. You, W. Zhao, W. Zhang, "Synthesis and Luminescent Properties of Nano-scale Y2Si2O7 :Re3+ (Re=Eu, Tb) Phosphors via Sol-Gel Method". Chinese Journal of Chemical Physics. 21(4):376-380, (2008). DOI:10.1088/1674-0068/21/04/376-380. DOI: https://doi.org/10.1088/1674-0068/21/04/376-380
[12]. H. Cinkaya, G. Eryurek, B. D. Bartolo, "White light emission based on both upconversion and thermal processes from Nd3+ doped yttrium silicate". Ceramics International. 44(4): p. 3541-3547, (2018). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.11.042. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.11.042
[13]. E. Ringdalen, M. Tangstad, "Softening and Melting of SiO2, an Important Parameter for Reactions with Quartz in Si Production". Advances in Molten Slags, Fluxes, and Salts: Proceedings of the 10th International Conference on Molten Slags, Fluxes and Salts. p.43-51, (2016). DOI:10.1007/978-3-319-48769-4_4. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-48769-4_4
[14]. C. E. Curtis, "Properties of Yttrium Oxide Ceramics". Journal of the American Ceramic Society. 40(8): p.274 - 278, (2006). DOI:10.1111/j.1151-2916.1957.tb12619.x. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1957.tb12619.x
