First principle simulation on the phase evolution and stability of Mullite R[FexMn1-x]₂O5-δ solid solution (R=Bi, Sm or Y)

Q: 이 논문에서 정의한 멀라이트란 무엇인가?

멀라이트는 $RM_{2}O_{5-\delta}$ ($R$=Bi, Y 또는 희토류 원소; $M$=Mn, Fe, Al 또는 Ga) 형태의 금속 산화물 화합물로, Pbam 공간군을 가지는 사방정계 구조를 말한다. 이는 $MO_{6}$ 팔면체와 $MO_{5}$ 왜곡된 사각뿔 또는 $MO_{4}$ 사면체가 연결된 복합적인 구조를 특징으로 한다.

Q: Fe가 치환된 멀라이트 고용체의 상 안정성은 R 원소에 따라 어떻게 달라지는가?

연구 결과, R 원소의 종류에 따라 Fe가 치환된 멀라이트 고용체의 상 안정성이 다르게 나타난다. Y 또는 Sm 기반 화합물에서는 Fe 함량에 따라 치환 한계가 존재하며, Bi 기반 화합물에서는 Fe 함량이 특정 임계점을 초과할 때 산소 함량 변화와 함께 준상 전이가 발생하여 $O_{18}$ 구조가 더 안정해진다.

Chenzhe Li; Maenghyo Cho; Kyeongjae Cho

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저자정보: Chenzhe Li Maenghyo Cho Kyeongjae Cho

저널정보: 대한기계학회 대한기계학회 춘추학술대회 대한기계학회 2014년도 추계학술대회

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We present theoretical evidence for the phase evolution and stability of Fe substituted RMn₂O5-δ (R=Bi, Sm or Y) mullite structures. Our density-functional simulations show evidence for the R site dependence of the mullite phase evolution with the Fe content in the solid solution. For Fe in R=Y or Sm compounds, the orthorhombic mullite phases are predicted to possess substitution limits. Compounds with x more than 0.5 or 0.75 in R[FexMn1-x]₂O5-δ stoichiometry formula are found to be unstable under the high temperature calcination condition. For Fe in R=Bi compounds, a sub-phase transition behavior is found to preserve the orthorhombic structure with oxygen content variation in the tested compounds.

#First principle #Thermal Stability #Mullite

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대상 및 방법론
분석 및 수행
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