The Effect of SiO2 Addition on Physical Properties of Al2TiO5 Ceramics

Aluminum Titanate (Al2TiO5) is a ceramic material which exhibits high temperature refractory properties due to its high melting point, low thermal conductivity, and high thermal shock resistance. The formation of micro-cracks and the decomposition of the Al2TiO5 phase prevents the commercial use of this material. In order to overcome these problems, various oxide additives are used. The present work investigates the effect of SiO2 additions on mechanical strength, bulk density, and phase composition of Al2TiO5. Al2TiO5 was synthesized by using reaction sintering at 1450°C for 3 h with equimolar mixtures of Al2O3 and TiO2, and with SiO2 additions of 1.25, 2.5, 5 and 10 (by wt.%). The densities of the samples were determined by Archimedes method, mechanical strengths by three-point bending test, phase contents by X-Ray Diffractometer (XRD), and microstructure by Scanning Electron Microscope (SEM). The experimental results showed that SiO2 addition leads the secondary phase formation of mullite and also limited grain growth. Undoped Al2TiO5 showed a bending strength of only 6.80 MPa while the 10 wt.% SiO2 addition showed the bending strength of 38.43 MPa. As a result, the SiO2 addition has played an active role in improving the physical and microstructural properties of Al2TiO5 ceramics.

SiO2 Katkýsýnýn Al2TiO5 Seramiklerinin Fiziksel Özelliklerine Etkisi

Alüminyum Titanat (Al2TiO5), düþük ýsýl iletkenlik katsayýsýna ve yüksek ýsýl þok direncine sahip seramik bir malzemedir. Al2TiO5’in sinterlemesi süresince oluþan mikro çatlaklar düþük mekanik mukavemete yol açmaktadýr. Mekanik özelliklerin iyileþtirilmesi amacýyla çeþitli oksit katký malzemeleri kullanýlmaktadýr. Bu çalýþmada, katký malzemesi olarak SiO2 kullanýlarak gözeneklilik, faz kompozisyonu, eðme mukavemeti ve mikroyapý üzerindeki etkileri araþtýrýlmýþtýr. Kompozisyonlar α-Al2O3 ve rutil (TiO2)’nin eþ molar karýþýmýna aðýrlýkça %10’a kadar kuvars (SiO2) eklenerek hazýrlanmýþtýr. Toz karýþýmý tek eksenli bir pres vasýtasýyla þekillendirilmiþ ve 1450°C'de 3 saat sinterlenmiþtir. Deneysel sonuçlar SiO2 ilavesi ile gözenekliliðin düþtüðünü ve mekanik mukavemetin arttýðýný göstermektedir. SiO2 ilavesi ile müllit oluþumunun meydana geldiði ve çatlaklarýn azaldýðý tespit edilmiþtir. Saf Al2TiO5'in eðme mukavemeti 6.80 MPa iken, %10 SiO2 ilavesiyle 38.43 MPa eðme mukavemeti elde edilmiþtir. Sonuç olarak, SiO2 ilavesi Al2TiO5 seramiklerinin fiziksel ve mikroyapýsal özelliklerinin iyileþtirilmesinde etkin bir rol oynamýþtýr.