Mikrostruktur und Eigenschaften keramischer Formmassen ... - OPUS

14 Grundlagen
können Magnesiumionen ersetzen bzw. Magnesiumionen können vollständig
fehlen. Als Substitutionsmischkristall Mg1-xAl2(2x/3) x/3O4 zwischen MgAl2O4 und
Al2O3 gehorcht der Magnesiaspinell der Végard'schen Regel, welche besagt, dass
sich die Eigenschaften zwischen den Endpartnern linear verändern /NEW78/.
Demzufolge lassen sich z.B. die thermische Dehnung oder die Gitterparameter
durch eine gezielte Dotierung einstellen: Je mehr Mg 2+ -Ionen durch kleinere Al 3+ -
Ionen ersetzt werden, desto kleiner wird die Einheitszelle und die Anzahl der Kationenleerstellen
nimmt zu, d.h. die thermische Dehnung wird verringert /SUM91/.
Bild 3.9: Phasendiagramm des Systems MgO–Al2O3 /MUA70/.
Magnesiaspinell MgAl2O4 wird im Feuerfestbereich entweder als Sinterspinell oder
als Schmelzspinell verwendet /SCH91/. Er wird wie Aluminiumoxid Al2O3 oder
Chromit Cr2O3 als neutraler feuerfester Werkstoff bezeichnet, da er mit Wasser
weder sauer noch basisch reagiert. Im Vergleich dazu reagieren Al2O3-SiO2-
Produkte, oder Silika SiO2 mit Wasser sauer, während Magnesiiumoxid MgO
unter Bildung eines Hydroxids basisch reagiert /SCH91/. Vorteile des Magnesiaspinells
als Einsatzmaterial in technischen Bereichen sind sein hoher Schmelzpunkt,
seine gute Wärmeleitfähigkeit, seine geringe thermische Dehnung, seine
chemische Beständigkeit sowie seine Beständigkeit im Vakuum /HEN99/,
/ENG96a/. Außerdem ist er nichttoxisch, in größeren Mengen verfügbar und
durchläuft im Temperaturbereich des Abgussprozesses keine Phasenumwandlung
/EVA93/. Als Sinterspinell verfügt er über kleine Poren (< 10 µm, /KRI92/),
die den Thermoschock mildern und bei auftretenden Rissen zu einem Runden der
Rissspitze und damit weniger Spannung an derselben führen.