·1672 工程科学学报，第39卷，第11期 110 12 10℃min-l DSC 1349℃ 10 100 612℃ 6 710℃ 4 80 723℃ 200400600800100012001400 T℃ 图6 CasTiFe20g生成反应的TG-DSC图 图5等摩尔Ca0,与Ca2Fe203试样在1300℃烧结36h后的 Fig.6 TG-DSC pattems of the formation reaction of Ca;TiFe,Os 扫描电镜照片 Fig.5 SEM patterns of samples with equal mole CaTiO,and 增多不明显，似乎反应温度越低，Ca,TiFe,0g越易于生 Ca2 Fe2Os after sintering experiments at 1300C for 36h 成.但是根据反应(1)，在实验条件下反应(1)的△G 在710℃和1349℃附近分别有一个尖锐的吸热峰. <0,且反应温度越高，△G越小，热力学上反应温度越 612~723℃样品的失重为24.01%，与样品中CaC03 高，Ca,Tife,0。越易于生成.所以，温度对Ca,Tife,Og 全部分解得到Ca0的理论失重24.46%很接近，可以 生成的影响不明显 判断该失重是由CaCO,分解成CaO引起的，CaCO,分 2.4.2Ca0含量 解反应是吸热反应，会吸收大量的热量，这是710℃左 图7中图(b)为改变Ca0相对摩尔分数时在1200 右有一个尖锐的吸热峰的原因：1295~1359℃样品吸 ℃烧结2h试样的X射线衍射图谱.可以看出，当 热，而样品重量并无明显变化，推测该温度段发生了样 Ca0、Ti02与Fe,0,的摩尔比为1：1：1时，烧结试样中 品的熔化过程 仅含有Fe,0,和CaTi0,:随着Ca0、Ti02与Fe,0,的摩 2.4温度、Ca0和TiO2含量对Ca,Tife,0g的生成 尔比变化到2：1：1，Fe,0,的含量减少，烧结试样中出 影响 现了CaFe,04与Ca2Fe,Os:Ca0、Ti02与Fe,O3的摩尔 2.4.1温度 比变化到3：1：1时，CaTi03与Ca,Fe,0,衍射峰已变得 图7中图(a)为不同温度烧结2h试样的X射线 十分微弱，烧结试样中绝大部分物相已变为 衍射图谱.可以看出，随着反应温度的提高，烧结试样 Ca,Tife,0。.当Ca0、Ti02与Fe,03的摩尔比为1：1：1 中Ca,Tife,Os的衍射峰稍有偏离Ca,TiFe,Og的PDF 时，有文献给出了TiO2与CaFe,0的反应式☒： 标准卡片，且烧结试样中CaTi0,的含量逐渐增多，但 TiO2+CaFe2O=CaTiO3+Fe2O3, △CaTio. △CaTio, △CaTiO3 OFe,0, Cao:Tio,Fe,,Fe,0, (b) (c) 口Fe,03 CaFe,0 (摩尔比)TCae,O CaFe,O. ①Ca,Fe,O. O Ca,Fe,0. Ca,Fe,0. 下0，质量分数 1300℃ 3:1:1 7.60% 1250℃ 3.75% 1200℃ 1::1 人人 ef PDF 84-2068 Ca,TiFe,O. PDF 84-2068 Ca,TiFe,O PDF 84-2068 Ca,TiFe,O. PDF 42-423 CaTiO 20 24 28 32 36 20 24 28 32 34 20i9 2019 20ie) 图7不同因素对Ca3Tife20g生成影响的X射线衍射图谱.(a)不同温度，2h,Ca0、TiO2与Fe203的摩尔比为3：1：1：(b)不同Ca0、TiO2 与Fe03的摩尔比，1200℃，2h:(c）不同Ti02质量分数，Fc203与Ca0摩尔比1：1,1220℃，8mim Fig.7 XRD Patterns of effect of different factors on CagTiFeOs formation:(a)different temperatures,2h,the molar ratio of Ca.TiO and Fe2O is 3:1:1:(b)different molar ratios of CaO,TiO,and Fe2O3,1200C,2h:(c)different mass fractions of Tio2,the molar ratio of Cao and Fe20 is1:1,1220℃，8min工程科学学报，第 39 卷，第 11 期 图 5 等摩尔 CaTiO3 与 Ca2 Fe2O5 试样在 1300 ℃ 烧结 36 h 后的 扫描电镜照片 Fig． 5 SEM patterns of samples with equal mole CaTiO3 and Ca2 Fe2O5 after sintering experiments at 1300 ℃ for 36 h 在 710 ℃ 和 1349 ℃ 附近分别有一个尖锐的吸热峰． 612 ～ 723 ℃ 样品的失重为 24. 01% ，与样品中 CaCO3 全部分解得到 CaO 的理论失重 24. 46% 很接近，可以 判断该失重是由 CaCO3 分解成 CaO 引起的，CaCO3 分 解反应是吸热反应，会吸收大量的热量，这是 710 ℃ 左 右有一个尖锐的吸热峰的原因; 1295 ～ 1359 ℃ 样品吸 热，而样品重量并无明显变化，推测该温度段发生了样 品的熔化过程． 图 7 不同因素对 Ca3 TiFe2O8 生成影响的 X 射线衍射图谱． ( a) 不同温度，2 h，CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩尔比为 3∶ 1∶ 1; ( b) 不同 CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩尔比，1200 ℃，2 h; ( c) 不同 TiO2 质量分数，Fe2O3 与 CaO 摩尔比 1∶ 1，1220 ℃，8 min Fig． 7 XＲD Patterns of effect of different factors on Ca3 TiFe2O8 formation: ( a) different temperatures，2 h，the molar ratio of CaO，TiO2 and Fe2O3 is 3∶ 1∶ 1; ( b) different molar ratios of CaO，TiO2 and Fe2O3，1200 ℃，2 h; ( c) different mass fractions of TiO2，the molar ratio of CaO and Fe2O3 is 1∶ 1，1220 ℃，8 min 2. 4 温度、CaO 和 TiO2 含量对 Ca3TiFe2O8 的生成 影响 2. 4. 1 温度 图 7 中图( a) 为不同温度烧结 2 h 试样的 X 射线 衍射图谱． 可以看出，随着反应温度的提高，烧结试样 中 Ca3TiFe2O8 的衍射峰稍有偏离 Ca3TiFe2O8 的 PDF 标准卡片，且烧结试样中 CaTiO3 的含量逐渐增多，但 图 6 Ca3 TiFe2O8 生成反应的 TG--DSC 图 Fig． 6 TG--DSC patterns of the formation reaction of Ca3 TiFe2O8 增多不明显，似乎反应温度越低，Ca3TiFe2O8 越易于生 成． 但是根据反应( 1) ，在实验条件下反应( 1) 的 ΔG ＜ 0，且反应温度越高，ΔG 越小，热力学上反应温度越 高，Ca3TiFe2O8 越易于生成． 所以，温度对 Ca3TiFe2O8 生成的影响不明显． 2. 4. 2 CaO 含量 图 7 中图( b) 为改变 CaO 相对摩尔分数时在 1200 ℃烧结 2 h 试 样 的 X 射 线 衍 射 图 谱． 可 以 看 出，当 CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩尔比为 1∶ 1∶ 1时，烧结试样中 仅含有 Fe2O3 和 CaTiO3 ; 随着 CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩 尔比变化到 2∶ 1∶ 1，Fe2O3 的含量减少，烧结试样中出 现了 CaFe2O4与 Ca2Fe2O5 ; CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩尔 比变化到 3∶ 1∶ 1时，CaTiO3 与 Ca2Fe2O5 衍射峰已变得 十 分 微 弱，烧结试样中绝大部分物相已变为 Ca3TiFe2O8 ． 当 CaO、TiO2 与 Fe2O3 的摩尔比为 1∶ 1∶ 1 时，有文献给出了 TiO2 与 CaFe2O4的反应式［12］: TiO2 + CaFe2O4 = CaTiO3 + Fe2O3， · 2761 ·