Aluminiumtitanat

Vorlage:Infobox Chemikalie

Aluminiumtitanat (oder Tialit, Kurzform ATI) ist eine oxidische Verbindung von Aluminium und Titan aus der Gruppe der Titanate, die aufgrund ihrer besonderen thermischen Eigenschaften, insbesondere der niedrigen thermischen Dehnung, für die Keramikindustrie von Bedeutung ist.

Gewinnung und Darstellung

Aluminiumtitanat kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, zum Beispiel:

Herstellung einer stöchiometrischen Mischung aus feinkörnigem Korund und Rutil zum Beispiel in einer Presstablette und Sinterung<ref name="Zabicky">J. Zabicki, G. Kimmel, J. Yaaran, L. Zevin: Thermal Anisotropy of Tialite (Al₂TiO₅) by Powder XRD. In: NanoStructured Materials.1995, 6, S. 675–678.</ref>
Lösung von Titanylsulfat (TiOSO₄) und Aluminiumsulfat (Al₂(SO₄)₃) in destilliertem Wasser, Trocknung zu einem Pulver und anschließende Sinterung.<ref name="Nagano">M. Nagano, S. Nagashima, H. Maeda, A. Kato: Sintering behavior of Al₂TiO₅ base ceramics and their thermal properties. In: Ceramics International., 1999, 25, S. 681–687.</ref>

Durch Zugabe verschiedener Additive (zum Beispiel MgO) kann Aluminiumtitanat stabilisiert werden, das heißt, der Zerfall in Korund und Rutil im Temperaturbereich (900–1280) °C wird vermieden.<ref name="Ohya">Y. Ohya, K. Hamano, Z. Nakagawa: Effects of some additives on microstructure and bending strength of aluminum titanate ceramic. In: Yogyo-kyokai-shi. 1986, 94, S. 665–670.</ref>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Aluminiumtitanat besitzt eine Pseudobrookit-Struktur mit orthorhombisch basisflächenzentrierter Elementarzelle. Die Raumgruppe ist Vorlage:Raumgruppe.<ref>A. E. Austin und C. M. Schwartz: The crystal structure of aluminium titanate. In: Acta Cryst., 1953, 6, S. 812–813, Vorlage:DOI.</ref>

Entlang der kristallographischen Achsen besteht eine deutliche Anisotropie in der thermischen Dehnung, die mittlere thermische Dehnung ist sehr niedrig (etwa 5·10⁻⁶K⁻¹ bei 1000 °C<ref name="Brook">R. J. Brook (Ed.), R. W. Cahn (Ex. Ed.), M. B. Bever (Sen. Adv. Ed.): Concise Encyclopedia of Advanced Ceramic Materials. 1. Auflage, Pergamon Press, 1991.</ref> bzw. laut anderer Quelle<ref name="Holleck"/> 0,8·10⁻⁶K⁻¹, jedoch ohne Angabe der Temperatur). Der thermische Ausdehnungskoeffizient entlang der c-Achse ist negativ.

Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 2 W/(m K)<ref name="Brook"/> für aluminiumtitanatbasierte Keramiken.

Chemische Eigenschaften

Unstabilisiertes Aluminiumtitanat zerfällt bei höheren Temperaturen in Korund und Rutil.<ref name="Ohya"/> Bei Anwesenheit von Silika kann Aluminiumtitanat zu Mullit, Korund und Rutil reagieren.<ref name="Zabicky"/>

Verwendung

Aufgrund seiner guten Thermoschockbeständigkeit sowie der niedrigen Wärmeleitfähigkeit findet Aluminiumtitanat Verwendung in der Feuerfestindustrie. Durch die starke Anisotropie in der thermischen Dehnung entstehen Mikrorisse im Gefüge tialitbasierter Keramiken, die die Temperaturwechselbeständigkeit weiter erhöhen können.

Einzelnachweise

Weblinks

Brevier Technische Keramik