机械力化学效应在无机非金属材料制备中的运用研究

周兆雄

摘要：本文主要针对机械力化学效应在无机非金属材料制备中的运用展开研究，先简要分析机械力化学效应，然后基于研磨前驱物对水热合成的影响、室温球磨钛铁矿诱发硫化反应、机械力化学效应对釉面性能的影响，对机械力化学效应在无机非金属材料制备中的具体应用进行详细论述，旨在充分发挥出机械力化学效应，并实现与无机非金属材料制备的紧密融合与协调，使之成为协调统一的有机整体。

关键词：机械力化学效应;无机非金属材料制备;运用

在无机非金属材料制备方面，机械力化学效应发挥着重要作用，特别诸多的固体物质自身结构的变化等，严重影响着实际生产活动的开展。在材料研究领域，机械力化学，作为重要的制造方法之一，广泛应用于各个领域，特别对于无机非金属材料制备过程，其实践效果突出。所以说，在无机非金属材料制备方面，机械力化学效应非常值得应用以及普及。

一、机械力化学效應的相关概述

对于机械力化学效应来说，分析其基本原理，应加强机械能量的应用，发挥出对于材料化学反应的促进作用，促使材料内部组织、结构等性状变化越来越明显，通过该项效应机理的应用，可以不断改进和优化材料的生产过程和生产技术。针对于机械力化学，不仅在材料破裂、变形等物理变化中发挥着重要的作用，而且还可以将材料物质随着体积的增减体现出来，促使一系列化学反应的出现，从而形成对材料物质结构的深刻影响。此外，机械力化学效应，有助于材料无机非金属材料制备水平的提升【1】。

二、机械力化学效应在无机非金属材料制备中的运用

（一）研磨前驱物对水热合成的影响

原始物料的早期研磨，对于高岭石的合成反应性具有一定的促进作用。无定形的硅、氢氧化铝，基于10：1混合研磨，水热合成反应的温度往往在220℃左右。对于研磨200小时的原料，作为无定形的铝硅酸盐，其中，Al属于4-配位。相比于没有预研磨的原始物料，磨过的原料水热合成时间并不长，从而促使高岭石的产生。对于其Si、Al原子和在研磨时，基于机械力化学反应，所致的OH基团的局部结构差异，可以有效促进高岭石的形成。在物料没有进行预先处理的情况下，在水热合成过程中，三水铝石会实现向水软铝石的转化。

在研磨沸石和合成丝光沸石M过程中，高能球磨机的应用，有助于无定形硅酸铝相的生成。对于该相来说，其化学组分比较类似于原始未磨结晶物料沸石V。在热碱溶液中，基于相同条件下，生成的无定形固相的可溶性较高，是未磨沸石的可溶性不可比拟的。所以无定形固态的水热处理，可以使利用溶液调节作用的相的稳定性得到强化。

（二）室温球磨钛铁矿诱发硫化反应

在金红石型TiO2生产过程中，普通钛铁矿扮演着重要的角色，对常规生产方法进行分析，热化学过程、高温反应法等比较常见。这些过程不仅具有较强的复杂性，而且成本也比较高昂。基于此，基于室温条件，应混合研磨天然钛铁矿和硫，在研磨过程中，会促使机械力化学反应的产生，从而发挥出金红石型TiO2的低温生成的促进作用。使用HCl酸进行简单的化学溶滤，有助于纯的金红石型TiO2粉体的顺利获取。根据结果了解到，在材料的室温加工中，机械力化学的作用突出。

在试样磨100小时以后，会明显减弱硫磺峰强度，分析其原因，可能是因为球磨期间S溶解在钛铁矿结构中实现进入。根据密集的钛铁矿峰了解到，在研磨100小时过程中，诸多钛铁矿与S尚未发生反应。但会增加其衍射峰变，源于球磨，会严重降低钛铁矿晶粒尺寸。而且会推动二硫化铁新相的出现。研磨阶段，在机械力的作用下，有助于铁的硫化反应的产生。

在研磨200小时以后，立相FeS2在XRD中FeS2的衍射峰线的密集程度较高。在FeS2不断生长过程中，钛铁矿相线条的减弱趋势明显。通过对200小时的XRD进行观察，会推动金红石相TiO2弱峰的出现。该弱峰在热处理后其清晰度较高。由此可以看出，在100小时研磨过程中【3】，FeTiO3的硫化作用开始凸显，在继续研磨时，其作用的持续时间较长。在室温下研磨200小时，有助于FeS2和金红石相的混合物的获取。再将其放置到600℃中退火120分钟，在室温溶滤达到3小时以后，固体分离物在100℃中，有助于试样的获取。

（三）机械力化学效应对釉面性能的影响

在行星振动球磨机中，陶瓷锆熔块用料的研磨，基于机械力化学效应，可以有效降低熔块熔融温度，具体降低到1603K，同时还可以使釉面性能得到改善。一般来说，将陶瓷熔块熔融温度提升上来，可以给予熔块釉的釉面水平强有力的保证。在国外，溶制温度可以达到1873K左右。对高温的缺陷进行分析，不仅耗能显著，而且成本高昂。对物料的机械力化学活化，深刻影响到结晶状况。所以熔块熔透必须要在较低温度下进行。基于本质视角，制备熔块主要借助高温过程，但是其结构的远程有序性不足，而机械力化学作用，一旦处于常温条件下，会对其远程有序性造成干扰，从而上升活性，使熔融温度变化突出。对于锆英石来说，因为活性高特点的影响，在低温的影响下，可以确保熔融效率，在烧成过程中，也会促使诸多再生晶粒的生成，从而将锆英石釉的乳浊性提升上来。

三、结语

总而言之，在新材料的设计与制取方面，机械力化学的应用势在必行，实现了向无需粉碎程序的顺利过渡，但是出自于获取机械力化学效应的角度，仍然需要对粉磨过程予以增设。由此可见，在创造新材料和改造传统材料性能方面，机械力化学效应的作用不容小觑。

参考文献：

[1] 李石稳， 庞建明， 方建锋. 机械化学法制备铜包铁复合粉的研究[J]. 粉末冶金工业， 2019， 29（6）：7.

[2] 杨现锋， 蒋洁， 张国强，等. 新工科背景下无机非金属材料工程专业的创新型和竞争性人才的培养路径[J]. 教育现代化， 2019， v.6（91）：21-22.

[3] 葛金龙， 王秋芹， 王传虎. 面向新经济的无机非金属材料工程专业改造升级路径探索与实践[J].  2021（2017-12）：65-68.