文献综述

1.1 钛酸铁钠晶须概述

晶须是在人工控制条件下以单晶形式生长成的一种针状短纤维，一般直径为几微米，长几十微米。由于直径细小，原子排列高度有序，内含缺陷较少，是一种高性能的增强材料。钛酸钠晶须是指一类化学式为Na_0.75Fe_0.75Ti_0.25O₂（简称TFN）、微型外观为针状晶体的无机高分子化合物。从结晶学角度讲，完整晶体是材料的最高强度形式。理想完整晶体难以得到实际应用，近似于理想晶体的晶须和近似于晶须的纤维状材料则已经得到应用。晶须是目前已知纤维中强度最高的一种，其力学性能几乎等于原子间的作用力。晶须强度高的原因，主要是由于晶须的直径小，容纳不下使晶体削弱的空隙、位错和不完整等缺陷。晶须的直径为微米级，断面呈多角形，没有显著的疲劳效应，在切断、磨粉或其它的施工操作中，不会降低其强度，也不会改变其性能。因此，其具有优良的力学性能和化学稳定性、耐热性、耐磨性等特点。从化学组成来说，钛酸钠晶须和钛酸钠纤维没有本质的区别，机械性能方面及热性能上则是有区别的。一般说来，钛酸钠纤维有一定的韧性，质轻，堆比重较小，而钛酸钠晶须则存在脆性，易断裂，表现在复合材料上，则钛酸钠晶须更容易与基体材料混合均匀。钛酸铁钠晶须因其优异的性能和相对低廉的成本，在汽车刹车片领域有望替代钛酸钾晶须作为摩擦控制剂。其摩擦性能好，从室温到高温都能保持稳定的摩擦系数,保证了刹车的平稳；因其硬度适中，刹车时不损伤制动盘；耐热性好,尤其在高温区磨损很小，无摩擦噪音。钛酸盐晶须已经在摩擦材料行业，尤其是刹车片领域得以大规模应用，其作用无可替代。

1.2 钛酸铁钠晶须的制备

1.2.1固相法

（1）固相烧结法

固相烧结法采用TiO₂和相应的金属碳酸盐或金属氧化物为原料, 加入0.1%#8212;0.4%的MnO 作为除杂剂, 在高温下预烧2.5h , 然后加热到1 300 #8212;1 500 ℃烧结, 并按一定的冷却速度降温使其结晶,即可得到钛酸盐微粉。

该方法合成钛酸盐的原料晶粒尺寸受烧结温度的影响, 烧结温度高, 晶粒尺寸趋于减小。同时降温速度也影响到粉体的性质, 一般将降温速度控制在5 ℃ min 较为合适。

固相烧结法具有合成时间短、污染少、工艺简单等特点, 曾经是各国研究的主要方向;国内目前主要采用此方法制备钛酸盐粉体。但是固相烧结法对原材料要求高, 产品难以达到分子级混合, 能量消耗大, 容易引进杂质, 其纯度、均匀性较差, 粒径大, 反应难以控制。因此该方法有被其它方法代替的趋势。

（2）机械力化学合成法