复合添加剂抑制钛酸铝热分解作用的研究

钛酸铝（Al₂TiO₅）在1100℃时的热分解速率最大，1100℃条件下，有学者研究了不同的添加剂对钛酸铝热分解的影响，分别单一加入添加剂SiO₂、MgO、Y₂O₃、La₂O3、CeO₂、Fe₂O₃，1100℃保温30h，钛酸铝样品的热分解率分别为100%、60.9%、100%、100%、100%、11.5%；分别加入复合添加剂Fe₂O₃+SiO₂、Fe₂O₃+MgO、Fe₂O₃+Y₂O₃、Fe₂O₃+La₂O3、Fe₂O₃+CeO₂，1100℃保温100h，钛酸铝样品的热分解率分别为：20.0%、0.0%、19.4%、18.1%、26.9%。可见复合添加剂抑制钛酸铝分解的效果比单一添加剂的效果显著增强。

研究发现，复合添加剂不仅有效提高了钛酸铝的热稳定性，而且保持了其优良的低膨胀特性。一方面复合添加剂能生成与钛酸铝晶体结构相同的化合物与之发生类质同象的取代固溶；另一方面铁氧化物具有良好的活化晶格的作用，起矿化剂的效果，促使复合添加剂的离子更多地固溶到钛酸铝晶格中。Fe₂O₃+MgO复合添加剂抑制钛酸铝热分解的作用最佳。Fe₂O₃、MgO和β-Al₂TiO₅之间产生类质同象的固溶，形成连续的固溶体，而且，由于Fe³⁺和Mg²⁺与Ti⁴⁺离子半径相近，因此引入Fe³⁺和Mg²⁺使[AlO₆]和[TiO₆]的畸变程度下降，大大提高了钛酸铝的稳定性。（郑州大学高温材料研究所 谢国锋）