Morphological and Structural Characterization of MgAl2O4 Spinel

Abstract

Magnesium aluminate has the spinel structure along with good mechanical, chemical, and thermal properties. Magnesium aluminate has a wide range of applications including refractory ceramics, optically transparent ceramic windows, and armors. Its low dielectric permeability and low loss tangent enable its applications for integrated electronic devices, as well. In this paper, MgO and Al2O3 powders were mixed in a one-to-one molar ratio and calcined at temperatures ranging from 1500 to 1800°C to produce phase pure spinel. Thereafter, pellets were crushed and treated in a planetary ball mill for 60 min to obtain a fine powder. All powders were examined for phase composition, crystal structure, and morphology. The obtained results showed that by increasing the temperature, samples with higher density were synthesized. Milling for 1 h led to formation of larger particles, but finer powders after milling. XRPD and Raman spectroscopy showed disorder in the crystal structure after milling.

Магнезијум алуминат поседује структуру спинела и добра механичка, хемијска и термичка својства. Има широк спектар примене, укључујући рефракторну керамику, оружје и оптички транспарентна керамичка стакла. Ниска диелектрична пермеабилност и тангенс губитака пружају овој керамици примену и у електричним направама. У овом раду, прахови MgO и Al2O3 су помешани у моларном односу 1:1 и калцинисани на температурама између 1500°C и 1800°C да би се добио спинел. Након тога, узорци су смрвљени и механички активирани у млину током 60 минута да би се добио фини уситњен прах. Одређени су фазни састав, кристална структура и морфологија свих прахова. Резултати су показали да са порастом температуре расте и густина синтетисаних узорака. Млевење од 1 сата води ка формирању већих честица, али финијих прахова након млевења. XRPD и Раман спектроскопија указују на неуређену кристалну структуру након млевења.