Solid-state reaction kinetics for the formation of mullite($3Al_2O_3{\cdot}2SiO_2$) from amorphous $SiO_2$ and ${alpha}-Al_2O_3$

비정질 $SiO_2$${alpha}-Al_2O_3$부터 Mullite를 합성하기 위한 고체상태 반응속도

  • 김익진 (한서대학교 재료공학부, 무기재료 공정 및 응용연구소) ;
  • 곽효섭 (대불대학교 화학 환경공학부, 공업기술연구소) ;
  • 고영신 (서울교육대학교 과학교육과)
  • Published : 1998.04.01

Abstract

Reaction kinetics for the solid - state reaction of ${\alpha}-Al_2O_3$with amorphous $SiO_2$to produce mullite ($3Al_2O_3;{cdot};2SiO_2$) was studied in the temperature range of 1450~$1480^{\circ}C$. Rate of kinetic reaction were determined by using $SiO_2$- coated $Al_2O_3$ compact containing 28.16 wt.% $SiO_2$and heating the reactant mixtures in MgO at definite temperature for various times. Amount of products and unreacted reactants were determined by X-ray diffractometry. Data from the volume fraction and ratio of peak intensities of mullite indicated that the reaction of ${\alpha}-;Al_2O_3$ with $SiO_2$to form $3Al_2O_3\;{\cdot}\;2SiO_2$ start between 1450 and $1480^{\circ}C$. The activation energy for solid-state reaction was determined by using the Arrhenius equation; The activation energy was 31.9 kJ/mol.

${\alpha}-Al_2O_3$와 비정질 SiO2부터 Mullite를 합성하기 위한 고체상태반응의 반응속도를 1450~$1480^{\circ}C$ 온도 범위에서 연구하였다. 반응속도는 $Al_2O_3$분말을 코팅한 28.16wt%의 $SiO_2$와 일정한 온도에서 여러 시간동안 가열하여 생성된 혼합물에 의하여 결정되었다. MgO안의 반응물과 미반응물의 양은 X-선 회절분석에 의하여 결정되었다. Mullite의 부피율과 peak intensity 비의 자료로부터 $Al_2O_3$$SiO_2$$3Al_2O_3\;{\cdot}\;2SiO_2$형태로의 반응은 $1450^{\circ}C$$1480^{\circ}C$ 사이에서 시작되었다. 고체상태반응 활성화 에너지는 Arrhenius 식에 의하여 결정되었다. 활성화 에너지는 31.9KJ/mol이다.

Keywords

References

  1. J. Am. Ceram. Soc. v.55 no.11 K.S. Mazdiyashi;L.M. Brown
  2. J. Am. Ceram. Soc. v.58 no.3-4 P.A. Lessing;R.S. Gordon;K.S. Mazdiyasni
  3. Am. Ceram. Soc. Bull. v.52 no.9 B.B. Ghate;D.P.H. Hasselman;R.M. Spriggs
  4. Mater. Res. Bull. v.7 no.10 R.A. Penty;D.P.H. Hasselman
  5. Am. Ceram. Soc. Bull. v.59 B.E. Yoldas
  6. J. Am. Ceram. Soc. v.71 no.7 W.C. Wei;J.W. Halloran
  7. Ceramics International v.14 no.2 S. Sen;S. Thiagarajan
  8. Dissertation, Anwendung des Sol-Gel-Verfahrens auf die Herstellung Keramischer Werkstoffe aus Aluminiumtitanat-Mullit I.J. Kim
  9. X-ray diffraction procedures for poly-crystalline and amorphous materials, Inc.
  10. J. Phys. Chem. v.87 D.L. Myers;P.G. Wahlbeck
  11. College of Engineering, Clemson University F. Hulbert
  12. cfi/Ber. DKG F. Harbach;L. Weiler
  13. Verlag Stahleisen m.b.H., D$\"{u}$sseldorf O. Knacke;O. Kubaschewski;K. Hasselman