任中山等：Fe,O-TiO2体系的固相反应机理 869 1004m 100μm (d) 100μm 图21373K时扩散不同时间后扩散偶横截面微观形貌.(a)12h:(b)18h:(c)24h:(d)30h Fig.2 Cross-sectional microstructures of the diffusion couple at 1373 K for different diffusion time:(a)12h:(b)18 h:(c)24h:(d)30 h 100m 100μm 100m 100um 图3扩散24h后扩散偶横截面微观形貌.(a)1323K:(b)1373K:(c)1423K:(d)1473K Fig.3 Cross-ectional microstructures of the diffusion couple after annealing for 24h:(a)1323 K:(b)1373K:(e)1423 K:(d)1473K 相反应受Fe2·、T4+和02离子的扩散控制 依次形成FeTiO,和FeTi,0,相，最后到纯的Ti02相：而 2.3扩散路径分析 在较低温度(1323K和1373K)时，在Ti02相和FeTi0 随着固相反应的不断进行，Fe2·、T4·和02~离子 相之间FeTi,0,相很少出现，这也可以从图2和图4中 的摩尔分数是不断变化的，因此可用这些离子的扩散 看出，此时Fe2+离子的扩散路径实际为Fe,O一 路径来反映他们摩尔分数的变化.图8给出了不同温 Fe,Ti0,一FeTiO,一TiO2·此外，需要指出的是，在Fe,0 度下Fe离子的扩散路径.在较高温度(1423K和1473 相和Fe,TiO,相之间Ti·离子还有一定的量，而在 K)下，随着Fe2+离子扩散进行，首先形成Fe,TiO,再 FeTiO,相和Ti0,相之间Fe2·离子的含量基本为零，表任中山等: FexO--TiO2体系的固相反应机理 图 2 1373 K 时扩散不同时间后扩散偶横截面微观形貌． ( a) 12 h; ( b) 18 h; ( c) 24 h; ( d) 30 h Fig． 2 Cross-sectional microstructures of the diffusion couple at 1373 K for different diffusion time: ( a) 12 h; ( b) 18 h; ( c) 24 h; ( d) 30 h 图 3 扩散 24 h 后扩散偶横截面微观形貌． ( a) 1323 K; ( b) 1373 K; ( c) 1423 K; ( d) 1473 K Fig． 3 Cross-sectional microstructures of the diffusion couple after annealing for 24 h: ( a) 1323 K; ( b) 1373 K; ( c) 1423 K; ( d) 1473 K 相反应受 Fe2 + 、Ti4 + 和 O2 － 离子的扩散控制［14］． 2. 3 扩散路径分析 随着固相反应的不断进行，Fe2 + 、Ti4 + 和 O2 － 离子 的摩尔分数是不断变化的，因此可用这些离子的扩散 路径来反映他们摩尔分数的变化． 图 8 给出了不同温 度下 Fe 离子的扩散路径． 在较高温度( 1423 K 和 1473 K) 下，随着 Fe2 + 离子扩散进行，首先形成 Fe2TiO4，再 依次形成 FeTiO3 和 FeTi2O5相，最后到纯的 TiO2 相; 而 在较低温度( 1323 K 和 1373 K) 时，在 TiO2 相和 FeTiO3 相之间 FeTi2O5相很少出现，这也可以从图 2 和图 4 中 看 出，此 时 Fe2 + 离 子的扩散路径实际为 Fex O— Fe2TiO4—FeTiO3—TiO2 ． 此外，需要指出的是，在 FexO 相和 Fe2TiO4 相之 间 Ti4 + 离子还有一定的量，而在 FeTiO3 相和 TiO2 相之间 Fe2 + 离子的含量基本为零，表 · 968 ·