Ba~(2+)离子掺杂对C_2S结构稳定性的影响

为了避免镁钙质耐火材料表面的C_2S保护层发生晶型转变导致的剥落,从而延长镁钙材料的使用寿命,以分析纯Ca(OH)_2、Si O_2、Ba CO_3为原料,在按n(Ca O):n(Si O_2)=2 1配料的纯C_2S试样中掺入不同量的Ba CO_3(其掺入量以Ba O质量分数分别为1%、2%、3%、4%、5%和6%计算),于1 450℃保温3 h烧结制备了掺杂不同量Ba~(2+)离子的C_2S试样。通过观察烧后试样的粉化程度,并利用XRD和TEM分析物相组成和晶体结构,研究了引入Ba~(2+)离子对C_2S晶体结构稳定性的影响,同时探讨了Ba~(2+)离子稳定C_2S晶体结构的机制。结果表明:未掺杂Ba~(2+)离子的试样已完全粉化,只有γ-C_2S纯相;而掺杂Ba~(2+)离子的试样烧后粉化情况均有所减轻,其中引入4%(w)Ba O的试样没有出现粉化及明显的裂纹,仍保持β-C_2S的晶体结构。其稳定机制是:在C_2S中引入适量Ba~(2+)离子后,Ba~(2+)离子取代部分Ca~(2+)离子,降低了缺陷自由能,从而稳定了β-C_2S。