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Keramische Zeitschrift

, Volume 67, Issue 5–6, pp 315–322 | Cite as

Experimentelle Untersuchungen zum Liquidus-Bereich des Systems ZrO2-SiO2 mittels aeroakustischer Levitation, Teil 2: Die metastabile Mischungslücke

  • R. Telle
Forschung und Technik
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Kurzfassung

Das technisch wichtige pseudobinäre System ZrO2-SiO2 wurde im Liquidus-Bereich mittels tiegelfreier aeroakustischer Levitation und Hochgeschwindigkeitskamera hinsichtlich der Mischungslücke untersucht. Der zweite Teil behandelt die weitere Reifung und Differentiation der entmischten Schmelzen während der Unterkühlung. So bilden sich ZrO2-reiche Agglomerate, die Einschlüsse schlecht benetzender SiO2-Schmelze enthalten, welche über Kanäle nach außen dringt oder als kugelförmige SiO2-Glasinsel mit mikrooder nanoskaligen ZrO2-Ausscheidungen zurückbleibt. Umgekehrt erlaubt die Übersättigung metastabiler SiO2-Schmelzen an ZrO2 dessen Ausscheidung bzw. das dendritische Wachstum umgebender Aggregate in diese Schmelze hinein. Eine Löslichkeit von SiO2 in festem ZrO2 und umgekehrt wurde nie beobachtet. Diese metastabile Fortsetzung der Mischungslücke und ihre typischen lokalen Gefüge werden im Vergleich zur bekannten Entmischung in Barium-Borosilikatgläsern diskutiert.

Stichwörter

Phasendiagramm ZrO2-SiO2 metastabile Mischungslücke aero-akustische Levitation Sekundärerstarrung von ZrO2 Barium-Borosilikatgläser 

Study of the Pseudo-Binary ZrO2-SiO2 System in the Liquidus Range by Containerless Aero-Acoustic Levitation, Part 2: The Metastable Miscibility Gap

Abstract

The technically important pseudo-binary ZrO2-SiO2 system has been studied in the liquidus range regarding the miscibility gap by means of containerless aero-acoustic levitation and an ultra high-speed video recording. The second part is devoted to the further ripening and differentiation of the immiscible liquids during undercooling. Thus, ZrO2-rich agglomerates are formed containing inclusions of de-wetting SiO2-liquid which tends to separate via channels or remain as spherical islands which micro- or nano-scaled ZrO2-precipitates. In a similar way, metastable silica liquid supersaturated in ZrO2 allows for ZrO2 precipitation or the dendritic grain growth of surrounding ZrO2 clusters into this liquid. Any solid solubility of SiO2 in ZrO2 and vice versa has never been observed. The metastable continuation of the miscibility gap and its typical local microstructural appearance will be discussed in comparison to the well-known phase partitioning of bariumborosilica glasses.

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Literatur

  1. [22]
    Telle, R., Greffrath, F., Prieler, R.: Experimentelle Untersuchungen zum Liquidus-Bereich des Systems ZrO2-SiO2 mittels aeroakustischer Levitation. Teil 1: Monotektikum und Mischungslücke. Keram. Z. 67 (2015) [4] 208–215CrossRefGoogle Scholar
  2. [23]
    Kim, H., McIntyre, P.C.: Spinodal decomposition in amorphous metal-silicate thin films: Phase diagram analysis and interface effects on kinetics. J. Appl. Phys. 92 [9] (2002) 5094–5102CrossRefGoogle Scholar
  3. [24]
    Telle, R., Greffrath, F., Prieler, R.: Direct observation of the liquid miscibility gap in the zirconia-silica system. J. Europ. Ceram. Soc. 35 (2015) 3995–4004CrossRefGoogle Scholar
  4. [25]
    Vogel, W., Schmidt, W., Horn, L.: Die mehrphasige Struktur von Bariumborosilicatgläsern als Folge einer stufenförmig ablaufenden Phasentrennung. Z. Chemie 9 (1969) 401–410CrossRefGoogle Scholar
  5. [26]
    Vogel, W.: Phase separation in glass. J. Non-crystalline solids 25 (1977) [1] 170- 214CrossRefGoogle Scholar
  6. [27]
    Vogel, W.: Glaschemie. 3. Aufl., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1992)CrossRefGoogle Scholar
  7. [28]
    Gerth, K., Rehfeld, A.: Untersuchungen im System BaO-B2O3-SiO2. Silikattechnik 20 (1969) [7] 227–228Google Scholar
  8. [29]
    Haller, W.: Rearrangement Kinetics of the Liquid-Liquid Immiscible Microphases in Alkali Borosilicate Melts, J. chem. Physics 42 (1965) [2] 686–693CrossRefGoogle Scholar
  9. [30]
    Telle, R., Greffrath, F: The ternary Al2O3-ZrO2-SiO2 system explored by containerless levitation melting. Proc. 57th Int. Colloq. Refractories, Aachen, Germany, Sept 24th–25th, 2014, (2014) 140–146, ECREF European Centre for Refractories gGmbH, Höhr-Grenzhausen (Hrsg.)Google Scholar

Copyright information

© Springer Fachmedien Wiesbaden 2015

Authors and Affiliations

  1. 1.Lehrstuhl für Keramik und Feuerfeste Werkstoffe, Institut für GesteinshüttenkundeRWTH AachenAachenDeutschland

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