气氛烧结工艺制备Fe/辉石基复合材料及断裂韧性研究
发布时间：2021-09-19 17:53
利用气氛烧结工艺,在烧结温度950℃、等静压压力200 MPa条件下,以白云鄂博尾矿为主要原料制备了Fe/辉石基复合材料。采用DSC、XRD、SEM、单边切口梁法等研究了Fe含量在0～40 wt%范围内变化对所研究复合材料显微结构及性能的影响。结果表明:Fe/辉石基复合材料主晶相为辉石相,第二相为金属Fe和少量SiO2。随着Fe含量的增加,金属铁第二相含量升高,密度随之上升,样品的断裂韧性先减小后增加。
【文章来源】：中国陶瓷. 2020,56(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同铁含量Fe/辉石基复合材料的XRD图谱：（a)20°～80°(b)为（a）在20°～40°的放大图
发生晶胞参数变化可能两种原因：一方面可能发生晶胞参数较小的晶相，有XRD分析，并未产生新的晶相和次生相。另一种可能是辉石相基体中半径不同的离子相互相取代。由于随着脱氧剂硅铁的添加，发生2Fe2O3+3Si=4Fe+3SiO2反应，Fe、Fe2+、Fe3+含量发生变化，根据表2，辉石相中所含离子半径的大小不同，Fe3+位置可被Ca2+、Mg2+、Al3+取代的比例增大，由于Fe3+的半径小于Ca2+、Mg2+、Al3+半径，从而导致辉石相晶格常数的增大，进而面间距d值变大、衍射峰左移。反之，可能是Fe3+或Al3+取代Mg2+离子导致晶格常数变小[15,16]。但对于A3和A4样品，立方结构金属Fe相衍射峰逐渐增强，铁由于弱磁性而发生偏聚。2.2 表面形貌
图4是不同Fe含量的Fe/辉石基复合材料的密度图示。由图4可知，随着Fe含量的增加，Fe/辉石基复合材料样品的密度呈递增趋势。Fe密度为7.845 g/cm3，辉石相的密度为3.02～3.45 g/cm3，在烧结过程中，随着Fe含量的增加，样品中单质Fe含量增多，虽然烧结样品相对熔融样品具有疏松特性，但总体上样品的密度呈增大趋势。这一结果和前期的研究相一致[12]。图4 不同Fe含量的Fe/辉石基复合材料密度
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结工艺对Fe/辉石基高熵陶瓷显微结构的影响[J]. 陈伟丽,李保卫,张雪峰,贾晓林,徐文策. 人工晶体学报. 2019(09)
[2]FeSi2含量对Fe/辉石基复合材料性能的影响[J]. 王佳明,王靖轩,许浩康,哈斯格更,张雪峰,贾晓林,陈伟丽. 内蒙古科技大学学报. 2019(03)
[3]铁含量对放电等离子烧结制备Fe/辉石基复合材料性能的影响[J]. 陈伟丽,徐文策,张雪峰,贾晓林,李保卫. 中国陶瓷. 2019(02)
[4]Fe2O3对CaO-Al2O3-MgO-SiO2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响[J]. 杜永胜,杨晓薇,张红霞,陈华,张雪峰,赵鸣,欧阳顺利,李保卫. 人工晶体学报. 2016(10)
[5]热处理温度对矿渣微晶玻璃显微结构及耐腐蚀性的影响研究[J]. 李保卫,邓磊波,张雪峰,贾晓林,赵鸣,杜永胜,陈华. 中国陶瓷. 2012(05)
[6]不同热处理工艺对矿渣微晶玻璃显微结构及性能的影响[J]. 李保卫,邓磊波,张雪峰. 内蒙古科技大学学报. 2011(02)
本文编号：3402071
【文章来源】：中国陶瓷. 2020,56(06)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
不同铁含量Fe/辉石基复合材料的XRD图谱：（a)20°～80°(b)为（a）在20°～40°的放大图
发生晶胞参数变化可能两种原因：一方面可能发生晶胞参数较小的晶相，有XRD分析，并未产生新的晶相和次生相。另一种可能是辉石相基体中半径不同的离子相互相取代。由于随着脱氧剂硅铁的添加，发生2Fe2O3+3Si=4Fe+3SiO2反应，Fe、Fe2+、Fe3+含量发生变化，根据表2，辉石相中所含离子半径的大小不同，Fe3+位置可被Ca2+、Mg2+、Al3+取代的比例增大，由于Fe3+的半径小于Ca2+、Mg2+、Al3+半径，从而导致辉石相晶格常数的增大，进而面间距d值变大、衍射峰左移。反之，可能是Fe3+或Al3+取代Mg2+离子导致晶格常数变小[15,16]。但对于A3和A4样品，立方结构金属Fe相衍射峰逐渐增强，铁由于弱磁性而发生偏聚。2.2 表面形貌
图4是不同Fe含量的Fe/辉石基复合材料的密度图示。由图4可知，随着Fe含量的增加，Fe/辉石基复合材料样品的密度呈递增趋势。Fe密度为7.845 g/cm3，辉石相的密度为3.02～3.45 g/cm3，在烧结过程中，随着Fe含量的增加，样品中单质Fe含量增多，虽然烧结样品相对熔融样品具有疏松特性，但总体上样品的密度呈增大趋势。这一结果和前期的研究相一致[12]。图4 不同Fe含量的Fe/辉石基复合材料密度
【参考文献】：
期刊论文
[1]烧结工艺对Fe/辉石基高熵陶瓷显微结构的影响[J]. 陈伟丽,李保卫,张雪峰,贾晓林,徐文策. 人工晶体学报. 2019(09)
[2]FeSi2含量对Fe/辉石基复合材料性能的影响[J]. 王佳明,王靖轩,许浩康,哈斯格更,张雪峰,贾晓林,陈伟丽. 内蒙古科技大学学报. 2019(03)
[3]铁含量对放电等离子烧结制备Fe/辉石基复合材料性能的影响[J]. 陈伟丽,徐文策,张雪峰,贾晓林,李保卫. 中国陶瓷. 2019(02)
[4]Fe2O3对CaO-Al2O3-MgO-SiO2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响[J]. 杜永胜,杨晓薇,张红霞,陈华,张雪峰,赵鸣,欧阳顺利,李保卫. 人工晶体学报. 2016(10)
[5]热处理温度对矿渣微晶玻璃显微结构及耐腐蚀性的影响研究[J]. 李保卫,邓磊波,张雪峰,贾晓林,赵鸣,杜永胜,陈华. 中国陶瓷. 2012(05)
[6]不同热处理工艺对矿渣微晶玻璃显微结构及性能的影响[J]. 李保卫,邓磊波,张雪峰. 内蒙古科技大学学报. 2011(02)
本文编号：3402071
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