Summary
Single crystals of kyanite (Otavi-Mine, South Africa) were heated gradually up to 1500°C and investigated at room temperature by means of optical microscopy, SEM and X-ray methods. The aim of the present paper is to look for preferred orientations of precipitated mullite that possibly occur during the thermal treatment. This may give insights in the decomposition mechanism. The decomposition of kyanite proved to be strongly dependent on the furnace atmosphere. In alkali-free atmosphere mullite and vitreous silica develop with a distinct texture of mullite with six orientations that can be explained by common [A1O6]octahedra of kyanite and mullite. Lattice constants measurements suggest the composition 3 Al2O3·2 SiO2 (3∶2-mullite) for the precipitated mullite. In the presence of Na-ions corundum appears together with a series of transition phases similar to δ-,γ- and ϑ-Al2O3 with rather good orientations. Occasionally oriented cristobalite occurs. All these orientations are interpreted as due to the pseudo-cubic oxygen packing of the kyanite structure. At 1500°C all transition phases disappear and only corundum and secondary formed mullite with preferred orientations are present.
Zusammenfassung
Kyanit-Einkristalle (Otavi-Mine, Südafrika) wurden stufenweise bis 1500°C erhitzt und jeweils bei Raumtemperatur mikroskopisch mit SEM und röntgenographisch untersucht. Bei der Untersuchung sollte festgestellt werden, ob die thermische Behandlung zu orientierter Mullitbildung führt, die Einblick in den Reaktionsmechanismus ermöglicht. Es zeigte sich, daß der thermische Zerfall von Kyanit stark von der Ofenatmosphäre abhängt. Bei alkalifreier Atmosphäre bilden sich Mullit und glasige Kieselsäure, wobei der Mullit einen deutlichen Textureffekt mit sechs Orientierungen zeigt, die durch die Lage gemeinsamer [A1O6]-Oktaeder von Kyanit und Mullit erklärt werden können. Gitterkonstantenmessungen sprechen für eine Zusammensetzung von 3 A12O3·2SiO2 (3∶2-Mullit) für den ausgeschiedenen Mullit. In Nahaltiger Atmosphäre treten bei thermischer Behandlung neben Korund neue Phasen auf, die dem δ-, γ- und ϑ-Al2O3 sehr ähnlich sind und gute Orientierungen zeigen. Auch Cristobalit kann orientiert auftreten. Diese Orientierungen sind durch die pseudo-kubische Sauerstoffpackung des Kyanitgitters erklärbar. Bei 1500°C verschwinden die Übergangsphasen und es liegen nur orientierter Korund und sekundärer Mullit vor.
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Saalfeld, H., Junge, W. Thermal decomposition of kyanite single crystals. TMPM Tschermaks Petr. Mitt. 31, 17–26 (1983). https://doi.org/10.1007/BF01084758
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