Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Jun 2014)
Solid state reaction synthesis of Ba<sub>0.75</sub>Sr<sub>0.25</sub>AlSi<sub>2</sub>O<sub>8</sub> - Al<sub>2</sub>O<sub>3 ceramic composites from mechanically activated precursor mixtures
Abstract
Ceramic composites with Ba0.75Sr0.25AlSi2O8 (SBAS)/Al2O3 mass ratios of: 1) 90/10, 2) 70/30, and 3) 50/50, were in situ synthesized at 900-1500 °C/5 h from mixtures of fly ash, BaCO3, SrCO3 and Al2O3. The green mixtures were mechanically activated for 0, 4 and 8 h in an attrition mill. As a result, the solid state reactions were faster and occurred at lower temperatures. Only the SBAS and Al2O3 phases were obtained at 1300-1500°C, with the SBAS present in composition 1 achieving full conversion from its hexagonal (Hexacelsian) into its monoclinic (Celsian) form, with or without milling. The higher nominal SBAS content of composition 1 facilitated in it the mentioned conversion, in comparison with the other two studied compositions, which required to be mechanically activated for times that increased with increasing Al2O3 content, in order to attain in them similarly high Hexacelsian to Celsian conversions. The mechanical properties of the synthesized materials increased with increasing milling time, sintering temperature and Al2O3 content. Thus, the best mechanical properties were obtained for composition 3 milled for 8 h and sintered at 1500 °C.Compósitos cerámicos con relaciones Ba0.75Sr0.25AlSi2O8 (SBAS)/Al2O3 en masa de: 1) 90/10, 2) 70/30, y 3) 50/50, fueron sintetizados in situ a 900-1500 °C/5 h usando mezclas de cenizas volantes, BaCO3, SrCO3 y Al2O3 . Las mezclas en verde fueron activadas mecánicamente por 0, 4 y 8 h en un molino de atrición. Como resultado, las reacciones en el estado sólido fueron más rápidas y ocurrieron a menores temperaturas. A 1300-1500°C sólo se obtuvo las fases SBAS y Al2O3 , con el SBAS presente en la composición 1 transformado completamente de su forma hexagonal (Hexacelsiana) a la monoclínica (Celsiana), con o sin molienda. El mayor contenido nominal de SBAS en esa composición facilitó dicha conversión, en comparación con las otras dos composiciones estudiadas, las cuales requirieron ser activadas mecánicamente por tiempos que se incrementaron con el incremento en su contenido de Al2O3 , para que pudiesen alcanzar conversiones Hexacelsiana a Celsiana similarmente altas. Las propiedades mecánicas de los materiales sintetizados se incrementaron con el incremento en el tiempo de molienda, en la temperatura de sinterización y en el contenido de Al2O3. De esta manera, las mejores propiedades mecánicas correspondieron a la composición 3 molida por 8 h y sinterizada a 1500 °C.
Keywords
