Full text

Turn on search term navigation

© 2020. This work is published under https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.

Abstract

The effect of the addition of Gadolinium oxide (Gd2O3) up to 10 wt.% in bauxite was studied and its thermal behavior compared with pure bauxite. The incorporation of Gd2O3 is of technological interest for the design of smart traceable ceramic proppants used for unconventional gas and oil well stimulation. These high macroscopic neutron capture cross section proppants are used to obtain relevant information, such as the location and height of the created hydraulic fractures, through a neutron based detection technology. The study comprised a set of thermal and sintering behavior analyses up to 1500 °C of mixtures up to 10 wt.% addition of Gd2O3. The developed texture and microstructure was also assessed. A simple mechanical characterization was performed as well. Fully-dense pore-free microstructures were developed, with alumina and mullite as the main crystalline phases. Gadolinium secondary and ternary alumino-silicate phases were also observed after thermal treatment. These present a needle morphology that might result in reinforcement mechanisms. No important glassy phase was detected; although sintering was enhanced, the Gd2O3 oxide main role was found to be as a sintering aid rather than a strict flux agent. The mechanical behavior remained fragile with the rare oxide addition. In fact, the mechanical resistance increased up to 20 wt.% for the 10 wt.% added sample. The oxide addition together with the bauxite dehydroxilation mass loss resulted in materials with up to 1.5 x 105 (c.u.) macroscopic neutron capture cross section materials. The obtained results permit to define design strategies of high macroscopic neutron capture ceramic materials for wellbore and developed fractures description.

Alternate abstract:

Предмет испитивања у овом раду је ефекат допирања боксита са до 10 мас.% гадолинијум оксида (Gd2O3) и термичко понашање добијеног материјала.Уграђивање (Gd2O3) је од интереса за технолошку примену у прављењу паметних керамичких материјала у индустрији нафте и гаса. Ови материјали имају велики макроскопски пречник за апсорпцију неутрона и користе се за добијање битних информација, као што су локација и висина хидрауличких фрактура коришћењем неутронских метода детекције.Овај рад садржи анализе понашања током термичког третмана и синтеровања до 1500 °C материјала са до 10 мас.% Gd2O3. Текстуре и морфологија добијених материјала су такође испитане, а обављена је и једноставна механичка карактеризација. Добијени су материјали максималне густине и без пора, са алумином и малитом као главним кристалним фазама. Секундарне и терцијарне алумино-силикатне фазе са гадолинијумом су такође нађене после загревања. Ове фазе имају игличасту морфологију која може да доведе до механизма ојачавања. Ниједна битна стакласта фаза није нађена; иако је синтеровање побољшано додатком гадолинијума, Gd2O3 поспешује синтеровање а не само проток масе. Материјал остаје механички ломљив и са додатком ретке земље. Механичка отпорност се повећала око 20 % за материјал допиран са 10 % Gd2O3. Додатак оксида са губитком масе због дехидроксилације оксида производи материјал са макроскопским пречником за апсорпцију неутрона од 1.5 x 105 (c.u.). Добијени резултати омогућавају развој стратегије дизајна материјала са великим макроскопским пречником за апсорпцију неутрона.

Details

Title
High Macroscopic Neutron Capture Cross Section Ceramics Based on Bauxite and Gd2O3
Author
Hernández, María F 1 ; Herrera, María S 2 ; Anaya, Ricardo 2 ; Manuel Martinez, Juan 1 ; Cipollone, Mariano 2 ; Conconi, María S; Rendtorff, Nicolás M

 Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica (CETMIC): (CIC- CONICET-CCT La Plata), Camino Centenario y 506 s/n, C.C.49 (B1897ZCA) M.B. Gonnet, Argentina 
 YPF Tecnología S.A., CONICET, Av. del Petróleo s/n e 129 y 143, (1923) Berisso, Buenos Aires, Argentina 
Pages
387-403
Publication year
2020
Publication date
2020
Publisher
International Institute for the Science of Sintering (IISS)
ISSN
0350820X
e-ISSN
18207413
Source type
Scholarly Journal
Language of publication
English
ProQuest document ID
2562270564
Copyright
© 2020. This work is published under https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ (the “License”). Notwithstanding the ProQuest Terms and Conditions, you may use this content in accordance with the terms of the License.