Titanato di alluminio

Il titanato di alluminio Al2TiO5 detto tialite è un materiale ceramico costituito da una miscela di ossido di alluminio Al2O3 e biossido di titanio TiO2 che danno luogo alla formazione di una soluzione solida in proporzione stechiometrica 1:1.

Viene preparato riscaldando la miscela dei componenti ad una temperatura al di sopra dei 1350°C a pressione atmosferica. Il titanato di alluminio, tuttavia, è instabile a una temperatura maggiore di 750°C a cui la soluzione solida si decompone dando luogo a una reazione eutettoide

reazione eutettoide

che porta alla separazione dei due componenti.

Per tale motivo il titanato di alluminio viene dopato con MgO, SiO2 e ZrO2per stabilizzare la struttura della soluzione solida che contiene comunque una certa quantità degli ossidi di alluminio e di titanio e pertanto non omogenea.

Il  titanato di alluminio è caratterizzato da una eccellente resistenza agli shock termici e conseguentemente bassissimo coefficiente di dilatazione termica, da una bassa conducibiltà termica, basso modulo elastico una buona resistenza chimica che lo rendono un materiale utilizzato in svariate applicazioni.

Queste proprietà derivano da una elevata porosità e da microfessure derivanti da una elevata anisotropia del materiale: i cristalli infatti mostrano diversi coefficienti di dilatazione termica lungo i tre assi, infatti, mentre l’espansione sugli assi a e b è positiva, risulta negativa sull’asse c. Come risultato di ciò tale fenomeno porta alla formazione di microfessure che conferiscono al materiale, una volta riscaldato, una bassa resistenza che ne limita gli utilizzi.

Per le sue caratteristiche il titanato di alluminio viene adoperato per ottenere crogioli di colata, filtri antiparticolato nei motori diesel, tubi, condutture, stampi nel settore del vetro, anelli distanziatori di convertitori catalitici, isolante termico.

Al fine di ottenere il titanato di alluminio con costi minori e migliori prestazioni sono stati studiati metodi di sintesi alternativi tra cui un nuovo processo che prevede la decomposizione termica di una soluzione contenente acido nitrico, acido fluoridrico e quantità stechiometriche di alluminio e titanio. La soluzione viene iniettata in un reattore riscaldato in cui avviene la formazione degli ossidi prevalentemente amorfi in una forma omogenea e finemente dispersa altamente reattiva.

Le caratterizzazioni effettuate tramite diffrazione di raggi X mostrano la formazione di biossido di titanio sotto forma di anatasio, ossidi di titanio complessi come Ti3O5, titanato di alluminio e ossido basico di alluminio AlO(OH) sotto forma di bohemite.  La formazione completa della tialite dalla miscela di ossidi è stata studiata tramite analisi termogravimetrica, analisi termica differenziale e termogravimetria differenziale. E’ risultato che la reazione, dipendente dal tempo, viene completata a 1400°C mentre la decomposizone nei rispettivi ossidi avviene tra 900 e 1070°C.

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Author: Chimicamo

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