Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4
Preparation of ZrO2 i ZrO2/SiC powders bycarbothermal reduction of ZrSiO4
2013
Authors
Kljajević, Ljiljana M.Contributors
Cvjetićanin, NikolaDondur, Vera
Devečerski, Aleksandar
Matović, Branko
Doctoral thesis
Metadata
Show full item recordAbstract
Pored značajnog broja istraživanja koja se odnose na procese koji se dešavaju utoku karbotermalne redukcije (KTR) cirkonijumsilikata (ZrSiO4), još uvek postojipotreba za detaljnim izučavanjem ovog procesa u cilju upotpunjavanja saznanja outicaju molskog odnosa ugljenika i ZrSiO4 (C/ZrSiO4) na moguće proizvode reakcije.Uticaj C/ZrSiO4 odnosa je temeljno ispitan za široki opseg molskih odnosa(C/ZrSiO4 = 1-8) i temperatura (1473 – 1973 K). Prah ZrSiO4 je mešan sa aktivnimugljenikom kao redukcionim agensom u kontrolisanoj protočnoj atmosferi argona (Ar).Periklas (MgO) je dodavan da bi se olakšalo obrazovanje visoko temperaturnih oblikacirkonijum-dioksida (ZrO2), kao i da bi se ispitao eventualni katalitički efekat MgO naukupnu reakciju. Pojava faza i njihov udeo je izučavan u funkciji temperature, molskogodnosa C/ZrSiO4 i različitog sadržaja MgO. Dobijeni prahovi su karakterisanirendgenskom difrakcionom analizom (XRD) i skenirajućom elektronskommikroskopijom sa elektronskom disperzivnom sp...ektroskopijom (SEM/EDS). Naosnovu dobijenih rezultata ustanovljeno je da je moguće dobiti različite proizvodereakcije kao što su: m-ZrO2 ili c-ZrO2 prahovi, kao i kompozitne ZrC/SiC ili ZrO2/SiCprahove, polazeći od ZrSiO4 kao prekursora zavisno od molskog odnosa C/ZrSiO4.Ugljenik u višku je korišćen da bi se onemogućio neželjeni gubitak materijala, kao i dabi se sav ZrO2 konvertovao u ZrC koji bi nakon toga mogao lagano da se prevede u c-ZrO2 prostom oksidacijom ZrC.Cilj istraživanja je, takođe, bila primena relativno novog, jednostavnog i brzogprocesa sinterovanja, spark plazma sinterovanja (SPS), da bi se dobio keramičkimaterijal koristeći proizvode karbotermalne redukcije ZrSiO4. Utvrđeno je da sekorišćenjem ugljenika u višku sadržaj SiC povećava i dostiže maksimum kod uzoraka samolskim odnosom C/ZrSiO4 = 7. Iz tog razloga je kompozitni prah (ZrC/SiC) dobijenKTR-om cirkona sa C/ZrSiO4 = 7 korišćen u SPS-u sa LiYO2 aditivom za sinterovanje.LiYO2 je usled niskog napona pare već potvrđen kao efikasan nisko temperaturni aditiv...
In spite of a significant number of studies concerning ZrSiO4 carbothermalreduction (CTR) process, there is still a need for a consistent and detailed study, aimedat better understanding of the influence of carbon and ZrSiO4 (C/ZrSiO4) ratio on thereaction products.The influence of carbon to ZrSiO4 ratio was thoroughly investigated for a widerange of compositions (C/ZrSiO4 = 1-8) and temperatures (1473-1973 K). The ZrSiO4powder was mixed with activated carbon as a reducing agent and heat treated undercontrolled flowing Ar atmosphere. Periclase (MgO) was added to facilitate theformation of high temperature form of zirconia (ZrO2) as well as to study a possiblecatalytic effect of MgO on the overall reaction. Phase evolution and phase content werefollowed as a function of temperature, C/ZrSiO4 ratio and different quantity of MgOintroduced. The obtained powders were characterized by means of ex-situ X-raydiffraction and SEM/EDS methods. It was found that, depending on the C/ZrSiO4 ratio,it... was possible to produce either m-ZrO2, c-ZrO2, ZrC/SiC or ZrO2/SiC powders byusing zircon as precursor. The excess of carbon was used, not only to prevent theundesired loss of material but, first of all, to convert all ZrO2 to ZrC which was theneasily converted to the c-ZrO2 by a simple oxidation of ZrC.Also, the aim of this study was an application of relatively new, simple and fastsintering process, sparc plasma sintering (SPS), for obtaining ceramic materials byusing product of carbothermal reduction of zircon. For excess carbon content, the SiCcontent increases and reaches its maximum in the sample with C/ZrSiO4 = 7 molar ratio.This is a reason for using products of CTR C/ZrSiO4 =7 molar ratio in process of SPS,with LiYO2 as a sintering additive. LiYO2 is known as an effective low temperaturesintering additive due to its low vapor pressure...
Keywords:
Keramika / Ceramics / Kompoziti / Cirkonijum dioksid / Cirkonijum karbid / Silicijumkarbid / Mikrostruktura / XRD / SEM / AFM / Spark plazma sinterovanje / Composites / Zirconium dioxide / Zirconium carbide / Siliciumcarbide / Microstructure / XRD / SEM / AFM / Spark plasma sinteringSource:
Универзитет у Београду, 2013Publisher:
- Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију
Funding / projects:
- Synthesis, processing and characterization of nanostructured materials for application in the field of energy, mechanical engineering, environmental protection and biomedicine (RS-MESTD-Integrated and Interdisciplinary Research (IIR or III)-45012)
URI
https://vinar.vin.bg.ac.rs/handle/123456789/7298https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:12388/bdef:Content/download
http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45414415
http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6302
https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6302
http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3616
Collections
Institution/Community
VinčaTY - THES AU - Kljajević, Ljiljana M. PY - 2013 UR - https://vinar.vin.bg.ac.rs/handle/123456789/7298 UR - https://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:12388/bdef:Content/download UR - http://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45414415 UR - http://nardus.mpn.gov.rs/123456789/6302 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_nardus_6302 UR - http://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3616 AB - Pored značajnog broja istraživanja koja se odnose na procese koji se dešavaju utoku karbotermalne redukcije (KTR) cirkonijumsilikata (ZrSiO4), još uvek postojipotreba za detaljnim izučavanjem ovog procesa u cilju upotpunjavanja saznanja outicaju molskog odnosa ugljenika i ZrSiO4 (C/ZrSiO4) na moguće proizvode reakcije.Uticaj C/ZrSiO4 odnosa je temeljno ispitan za široki opseg molskih odnosa(C/ZrSiO4 = 1-8) i temperatura (1473 – 1973 K). Prah ZrSiO4 je mešan sa aktivnimugljenikom kao redukcionim agensom u kontrolisanoj protočnoj atmosferi argona (Ar).Periklas (MgO) je dodavan da bi se olakšalo obrazovanje visoko temperaturnih oblikacirkonijum-dioksida (ZrO2), kao i da bi se ispitao eventualni katalitički efekat MgO naukupnu reakciju. Pojava faza i njihov udeo je izučavan u funkciji temperature, molskogodnosa C/ZrSiO4 i različitog sadržaja MgO. Dobijeni prahovi su karakterisanirendgenskom difrakcionom analizom (XRD) i skenirajućom elektronskommikroskopijom sa elektronskom disperzivnom spektroskopijom (SEM/EDS). Naosnovu dobijenih rezultata ustanovljeno je da je moguće dobiti različite proizvodereakcije kao što su: m-ZrO2 ili c-ZrO2 prahovi, kao i kompozitne ZrC/SiC ili ZrO2/SiCprahove, polazeći od ZrSiO4 kao prekursora zavisno od molskog odnosa C/ZrSiO4.Ugljenik u višku je korišćen da bi se onemogućio neželjeni gubitak materijala, kao i dabi se sav ZrO2 konvertovao u ZrC koji bi nakon toga mogao lagano da se prevede u c-ZrO2 prostom oksidacijom ZrC.Cilj istraživanja je, takođe, bila primena relativno novog, jednostavnog i brzogprocesa sinterovanja, spark plazma sinterovanja (SPS), da bi se dobio keramičkimaterijal koristeći proizvode karbotermalne redukcije ZrSiO4. Utvrđeno je da sekorišćenjem ugljenika u višku sadržaj SiC povećava i dostiže maksimum kod uzoraka samolskim odnosom C/ZrSiO4 = 7. Iz tog razloga je kompozitni prah (ZrC/SiC) dobijenKTR-om cirkona sa C/ZrSiO4 = 7 korišćen u SPS-u sa LiYO2 aditivom za sinterovanje.LiYO2 je usled niskog napona pare već potvrđen kao efikasan nisko temperaturni aditiv... AB - In spite of a significant number of studies concerning ZrSiO4 carbothermalreduction (CTR) process, there is still a need for a consistent and detailed study, aimedat better understanding of the influence of carbon and ZrSiO4 (C/ZrSiO4) ratio on thereaction products.The influence of carbon to ZrSiO4 ratio was thoroughly investigated for a widerange of compositions (C/ZrSiO4 = 1-8) and temperatures (1473-1973 K). The ZrSiO4powder was mixed with activated carbon as a reducing agent and heat treated undercontrolled flowing Ar atmosphere. Periclase (MgO) was added to facilitate theformation of high temperature form of zirconia (ZrO2) as well as to study a possiblecatalytic effect of MgO on the overall reaction. Phase evolution and phase content werefollowed as a function of temperature, C/ZrSiO4 ratio and different quantity of MgOintroduced. The obtained powders were characterized by means of ex-situ X-raydiffraction and SEM/EDS methods. It was found that, depending on the C/ZrSiO4 ratio,it was possible to produce either m-ZrO2, c-ZrO2, ZrC/SiC or ZrO2/SiC powders byusing zircon as precursor. The excess of carbon was used, not only to prevent theundesired loss of material but, first of all, to convert all ZrO2 to ZrC which was theneasily converted to the c-ZrO2 by a simple oxidation of ZrC.Also, the aim of this study was an application of relatively new, simple and fastsintering process, sparc plasma sintering (SPS), for obtaining ceramic materials byusing product of carbothermal reduction of zircon. For excess carbon content, the SiCcontent increases and reaches its maximum in the sample with C/ZrSiO4 = 7 molar ratio.This is a reason for using products of CTR C/ZrSiO4 =7 molar ratio in process of SPS,with LiYO2 as a sintering additive. LiYO2 is known as an effective low temperaturesintering additive due to its low vapor pressure... PB - Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију T2 - Универзитет у Београду T1 - Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4 T1 - Preparation of ZrO2 i ZrO2/SiC powders bycarbothermal reduction of ZrSiO4 UR - https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_vinar_7298 ER -
@phdthesis{ author = "Kljajević, Ljiljana M.", year = "2013", abstract = "Pored značajnog broja istraživanja koja se odnose na procese koji se dešavaju utoku karbotermalne redukcije (KTR) cirkonijumsilikata (ZrSiO4), još uvek postojipotreba za detaljnim izučavanjem ovog procesa u cilju upotpunjavanja saznanja outicaju molskog odnosa ugljenika i ZrSiO4 (C/ZrSiO4) na moguće proizvode reakcije.Uticaj C/ZrSiO4 odnosa je temeljno ispitan za široki opseg molskih odnosa(C/ZrSiO4 = 1-8) i temperatura (1473 – 1973 K). Prah ZrSiO4 je mešan sa aktivnimugljenikom kao redukcionim agensom u kontrolisanoj protočnoj atmosferi argona (Ar).Periklas (MgO) je dodavan da bi se olakšalo obrazovanje visoko temperaturnih oblikacirkonijum-dioksida (ZrO2), kao i da bi se ispitao eventualni katalitički efekat MgO naukupnu reakciju. Pojava faza i njihov udeo je izučavan u funkciji temperature, molskogodnosa C/ZrSiO4 i različitog sadržaja MgO. Dobijeni prahovi su karakterisanirendgenskom difrakcionom analizom (XRD) i skenirajućom elektronskommikroskopijom sa elektronskom disperzivnom spektroskopijom (SEM/EDS). Naosnovu dobijenih rezultata ustanovljeno je da je moguće dobiti različite proizvodereakcije kao što su: m-ZrO2 ili c-ZrO2 prahovi, kao i kompozitne ZrC/SiC ili ZrO2/SiCprahove, polazeći od ZrSiO4 kao prekursora zavisno od molskog odnosa C/ZrSiO4.Ugljenik u višku je korišćen da bi se onemogućio neželjeni gubitak materijala, kao i dabi se sav ZrO2 konvertovao u ZrC koji bi nakon toga mogao lagano da se prevede u c-ZrO2 prostom oksidacijom ZrC.Cilj istraživanja je, takođe, bila primena relativno novog, jednostavnog i brzogprocesa sinterovanja, spark plazma sinterovanja (SPS), da bi se dobio keramičkimaterijal koristeći proizvode karbotermalne redukcije ZrSiO4. Utvrđeno je da sekorišćenjem ugljenika u višku sadržaj SiC povećava i dostiže maksimum kod uzoraka samolskim odnosom C/ZrSiO4 = 7. Iz tog razloga je kompozitni prah (ZrC/SiC) dobijenKTR-om cirkona sa C/ZrSiO4 = 7 korišćen u SPS-u sa LiYO2 aditivom za sinterovanje.LiYO2 je usled niskog napona pare već potvrđen kao efikasan nisko temperaturni aditiv..., In spite of a significant number of studies concerning ZrSiO4 carbothermalreduction (CTR) process, there is still a need for a consistent and detailed study, aimedat better understanding of the influence of carbon and ZrSiO4 (C/ZrSiO4) ratio on thereaction products.The influence of carbon to ZrSiO4 ratio was thoroughly investigated for a widerange of compositions (C/ZrSiO4 = 1-8) and temperatures (1473-1973 K). The ZrSiO4powder was mixed with activated carbon as a reducing agent and heat treated undercontrolled flowing Ar atmosphere. Periclase (MgO) was added to facilitate theformation of high temperature form of zirconia (ZrO2) as well as to study a possiblecatalytic effect of MgO on the overall reaction. Phase evolution and phase content werefollowed as a function of temperature, C/ZrSiO4 ratio and different quantity of MgOintroduced. The obtained powders were characterized by means of ex-situ X-raydiffraction and SEM/EDS methods. It was found that, depending on the C/ZrSiO4 ratio,it was possible to produce either m-ZrO2, c-ZrO2, ZrC/SiC or ZrO2/SiC powders byusing zircon as precursor. The excess of carbon was used, not only to prevent theundesired loss of material but, first of all, to convert all ZrO2 to ZrC which was theneasily converted to the c-ZrO2 by a simple oxidation of ZrC.Also, the aim of this study was an application of relatively new, simple and fastsintering process, sparc plasma sintering (SPS), for obtaining ceramic materials byusing product of carbothermal reduction of zircon. For excess carbon content, the SiCcontent increases and reaches its maximum in the sample with C/ZrSiO4 = 7 molar ratio.This is a reason for using products of CTR C/ZrSiO4 =7 molar ratio in process of SPS,with LiYO2 as a sintering additive. LiYO2 is known as an effective low temperaturesintering additive due to its low vapor pressure...", publisher = "Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију", journal = "Универзитет у Београду", title = "Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4, Preparation of ZrO2 i ZrO2/SiC powders bycarbothermal reduction of ZrSiO4", url = "https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_vinar_7298" }
Kljajević, L. M.. (2013). Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4. in Универзитет у Београду Универзитет у Београду, Факултет за физичку хемију.. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_vinar_7298
Kljajević LM. Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4. in Универзитет у Београду. 2013;. https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_vinar_7298 .
Kljajević, Ljiljana M., "Dobijanje ZrO2 i ZrO2/SiC prahova karbotermalnom redukcijom ZrSiO4" in Универзитет у Београду (2013), https://hdl.handle.net/21.15107/rcub_vinar_7298 .