Aluminiumtitanat

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Kristallstruktur
Pseudobrookit-Struktur
__ Ti4+     __ Al3+      __ O2-
Allgemeines
Name Aluminiumtitanat
Andere Namen
  • Tialit
  • ATI
Verhältnisformel Al2TiO5
CAS-Nummer 12004-39-6
PubChem 16213786
Kurzbeschreibung

Weißer, cremegelber oder grauer Feststoff[1]

Eigenschaften
Molare Masse 181,83 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

3,68 g·cm−3 [2]

Schmelzpunkt

1894 °C [2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
07 – Achtung

Achtung

H- und P-Sätze H: 335
P: keine P-Sätze [3]
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4][3]
Reizend
Reizend
(Xi)
R- und S-Sätze R: 37
S: 22-36
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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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[5]
  • Lösung von Titanylsulfat (TiOSO4) und Aluminiumsulfat (Al2(SO4)3) in destilliertem Wasser, Trocknung zu einem Pulver und anschließende Sinterung.[6]

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.[7]

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Aluminiumtitanat besitzt eine Pseudobrookit-Struktur mit orthorhombisch basisflächenzentrierter Elementarzelle. Die Raumgruppe ist Cmcm.[8]

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 [9] bzw. laut anderer Quelle [2] 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·(mK)−1[9] für aluminiumtitanatbasierte Keramiken.

Chemische Eigenschaften

Unstabilisiertes Aluminiumtitanat zerfällt bei höheren Temperaturen in Korund und Rutil.[7] Bei Anwesenheit von Silika kann Aluminiumtitanat zu Mullit, Korund und Rutil reagieren.[5]

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 Thermoschockbeständigkeit weiter erhöhen können.

Einzelnachweise

  1. Eberhard Roos, Karl Maile: Werkstoffkunde für Ingenieure: Grundlagen, Anwendung, Prüfung. Gabler Wissenschaftsverlage 2011. ISBN 978-3-642-17463-6. S. 307. (Google Books)
  2. 2,0 2,1 2,2 H. Holleck: Material Selection for Hard Coatings. In: J. Vac. Sci. and Tech. A. 1986, 4, 6, S. 2661-2669.
  3. 3,0 3,1 3,2 Datenblatt Aluminum titanate bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 20. März 2011.
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. 5,0 5,1 J. Zabicki, G. Kimmel, J. Yaaran, L. Zevin: Thermal Anisotropy of Tialite (Al2TiO5) by Powder XRD. In: NanoStructured Materials.1995, 6, S. 675-678.
  6. 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.
  7. 7,0 7,1 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.
  8. A. E. Austin und C. M. Schwartz: The crystal structure of aluminium titanate. In: Acta Cryst.,1953, 6, S. 812-813, doi:10.1107/S0365110X53002374.
  9. 9,0 9,1 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.

Weblinks

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