铁酸钙与TiO₂的扩散反应特征

摘要

钒钛磁铁矿烧结过程中,TiO₂会与Fe₂O₃竞争CaO,抑制铁酸钙（C_xF）的形成,进而影响烧结矿品质.通过制备C_xF/TiO₂扩散偶的方法,直观地研究CaO-Fe₂O₃-TiO₂体系的扩散反应.运用电子探针和X射线衍射分析仪等手段对反应界面不同位置处的生成物进行分析和表征,研究了在扩散温度为900～1 050℃,时间为1～4 h的条件下C_xF与TiO₂界面的反应特征;分析了温度及时间对生成相的种类、分布及形貌特征的影响.结果表明,从C_xF一侧到TiO₂一侧,主要的物相有C_xF,CF,Fe₂O₃,CaTiO₃,TiO₂,其中钙钛矿（CaTiO₃）是主要的生成产物.随温度从900℃升高至1 050℃,CaTiO₃的厚度从8.1μm增大至90.2μm;随时间从1 h延长至4h,CaTiO₃的厚度从47.4μm增大至121.4μm.同时,CaTiO₃的扩散厚度与扩散时间的平方根呈良好的线性关系,这表明CaTiO₃的生成受扩散过程控制.进一步地,使用空位扩散机理解释了CaTiO₃在CaO-Fe₂O₃-TiO₂体系的生成过程.

关键词

铁酸钙 / TiO₂ / 扩散偶 / 扩散厚度 / 空位扩散机理