Synthesis of Ba<sub>0.75</sub>Sr<sub>0.25</sub>Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>8</sub> - ZrO<sub>2</sub> Ceramic Composites by Solid State Reaction of Mechanically Activated Precursor Mixtures
Precursor mixtures composed of fly ash, BaCO<sub>3</sub>, SrCO<sub>3</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and ZrO<sub>2</sub>, were subjected to attrition milling for 0-8 h and then uniaxially pressed and sintered at 900-1500 °C/5 h, for the...
| Main Authors: | , , , |
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| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Elsevier
2014-08-01
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| Series: | Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio |
| Subjects: | |
| Online Access: | http://ceramicayvidrio.revistas.csic.es/index.php/ceramicayvidrio/article/view/1289/1331 |
| Summary: | Precursor mixtures composed of fly ash, BaCO<sub>3</sub>, SrCO<sub>3</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> and ZrO<sub>2</sub>, were subjected to attrition milling for 0-8 h and then uniaxially pressed and sintered at 900-1500 °C/5 h, for the in situ solid state synthesis of composites with nominal Ba<sub>0.75</sub>Sr<sub>0.25</sub>Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>8</sub> (SBAS)/ZrO<sub>2</sub> mass ratios of: 1) 90/10, 2) 70/30, and 3) 50/50. Mechanical activation, combined with the likely generation of a considerable amount of transient liquid during sintering of the composites, notably enhanced the reactivity of the precursor mixtures. ZrO<sub>2</sub> decreased the conversion from the hexagonal (Hexacelsian) into the monoclinic (Celsian) phases of SBAS in the composites, which became more pronounced when the content of ZrO<sub>2</sub> was increased in the materials. Nearly full conversions could be achieved at temperatures as low as 1100 °C, by mechanically activating the precursor mixtures for times that increased with increasing content of ZrO<sub>2</sub> in the materials. An increment in the time of mechanical activation of the precursor mixtures, as well as in their ZrO<sub>2</sub> content and in the sintering temperature, increased the mechanical properties of the synthesized materials. Thus, the best mechanical properties were obtained for composition 3 milled for 8 h and sintered at 1500 °C.<br><br>Mezclas precursoras de cenizas volantes, BaCO<sub>3</sub>, SrCO<sub>3</sub>, Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> y ZrO<sub>2</sub>, fueron activadas mecánicamente en un molino de atrición por 0-8 h y luego prensadas uniaxialmente y sinterizadas a 900-1500 °C/5 h, para la síntesis in situ por reacción en el estado sólido de compósitos con relaciones nominales Ba<sub>0.75</sub>Sr<sub>0.25</sub>Al<sub>2</sub>Si<sub>2</sub>O<sub>8</sub> (SBAS)/ZrO<sub>2</sub> en masa de: 1) 90/10, 2) 70/30, y 3) 50/50. La activación mecánica, combinada con la probable generación de una cantidad considerable de líquido transitorio, incrementó notablemente la reactividad de las mezclas precursoras. La ZrO<sub>2</sub> disminuyó la conversión de la fase hexagonal (Hexacelsiana) a la monoclínica (Celsiana) del SBAS, lo cual fue más pronunciado cuando el contenido de ZrO<sub>2</sub> se incrementó en los compósitos. Fue posible obtener conversiones casi completas a temperaturas tan bajas como 1100 °C, activando mecánicamente las mezclas precursoras por tiempos que se incrementaron con el incremento en el contenido de ZrO<sub>2</sub> en los materiales. El incremento en el tiempo de activación mecánica de las mezclas precursoras, así como en su contenido de ZrO<sub>2</sub> y en la temperatura de sinterización, incrementó las propiedades mecánicas de los materiales sintetizados. Así, las mejores propiedades mecánicas correspondieron a la composición 3 molida por 8 h y sinterizada a 1500 °C. |
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| ISSN: | 0366-3175 2173-0431 |