鈦鐵礦晶體結構

鈦鐵礦晶體結構主要由三種八面體在空間中連線而成，即AO₆、BO₆、CO₆八面體。這裡的C為陽離子空位。具有鈦鐵礦晶體結構的典型材料為鈮酸鋰晶體，具有極高的居里溫度，高溫狀態下為順電相，無自發極化。常溫下為鐵電態。鈮酸鋰晶體是迄今為止人們所發現的光學性能最多、綜合性能最好的人工晶體，廣泛套用於製作各種光學及壓電器件。

基本介紹

• 中文名：鈦鐵礦晶體結構
• 外文名：The crystal structure of ilmenite
• 構成：三種八面體在空間中連線而成
• 套用：製作各種光學及壓電器件
• 特點：具有極高的居里溫度
• 典型材料：鈮酸鋰晶體

簡介

鈦鐵礦的晶體結構屬剛玉型，只是與剮玉不同之處在於鋁的位置相間地被鐵和鈦所代替。ABO₃的多元化合物晶體結構，其中A、B分別代表兩種不同的陽離子，如A代表Fe²⁺、B代表Ti⁴⁺則是鈦鐵礦(FeTiO₃)，由圖1可以看出，Fe²⁺離子位於菱形晶胞的頂角位置，O^2-離子位於每個面的中心，Ti⁴⁺離子占據菱面體的中心。

圖1鈦鐵礦的晶體結構

燒結性能

通過燒結可以有效的改變鈦鐵礦的燒結性能，從而為鈦鐵礦的進一步叫加工利用提供便利。未燒結的鈦鐵礦，相組成僅為FeTiO₃，當鈦鐵礦在氬氣氣氛中燒結後並沒有檢測到組成與結構方面的變化。但是當鈦鐵礦在空氣中600℃燒結後，發生了化學反應，產生了新相，其相組成主相為FeTiO₃，部分FeTiO₃分解為Fe₂O₃及TiO₂並產生了少量的Fe₂T_i3O₉;當其在800℃燒結後，其相組成與原鈦鐵礦相比已經發生了明顯的變化其相組成主要為Fe₂TiO₅並有一定量的Fe₂O₃、TiO₂和Fe₂T_i3O₉，只含少量的FeTiO₃相，鈦鐵礦顆粒與氧發生了氧化反應；950℃燒結後主要相組成為Fe₂TiO₅，含Fe₂O₃及TiO₂而Fe₂T_i3O₉與FeTiO3則已經消失，當燒結溫度為1100℃燒結後，樣品為Fe₂TiO₅相，含有少量的TiO₂；1200℃燒結後，樣品主要為Fe₂TiO₅相含有少量的TiO₂。因此鈦鐵礦在600℃空氣中燒結後，產生少量的Fe₂O₃、TiO₂和Fe₂T_i3O₉；當溫度為800℃時，Fe₂T_i3O₉分解為Fe₂TiO₅和TiO₂，在更高的溫度下則完全轉變為Fe₂TiO₅和TiO₂。

主要用途

鈦鐵礦具有較強的吸收微波輻射的能力

FeTiO₃屬ABX型分子，與Fe₂O₃屬同一結構類型。在此種結構中，氧離子大致成六方密堆積排列，鈦離子和鐵離子各占三分之一的八面體配位間隙。在鈦鐵礦中，由鐵占據的C面同由鈦占據的C面呈相互交替的堆積方式。這種結構的特點使得離子之間發生的相對位移變得非常容易。加之Fe²⁺由於含d^x電子，因此具有較大的極化率，FeO⁻鍵具有明顯的離子一共價鍵特徵。這就決定了FeTiO₃具有較高的介電常數。天然產生的鈦鐵礦，或多或少地含有以Fe³⁺形式存在的鐵，Fe²⁺和Fe³⁺共存，導致兩種價態離子間的會發生電子交換，這一過程無疑促進了鈦鐵礦因偶極弛豫而引起的對微波能量的損耗。加之由於Fe²⁺和Fe³⁺價層存在不成對電子，致使FeTiO₃表現出較高的磁化率。而微波場本身是一個交變的電磁場。因此，FeTiO₃與微波場相互作用既表現為電相互作用，又表現為磁相互作用。