目前，有关以Fe2O3和Al2O3为原料在氮气气氛下合成铁铝尖晶石的报道较少。北京科技大学的研究人员通过不同氧分压下Fe2O3-Al2O3相图以及FeO-Fe2O3-Al2O3三元系统不同氧分压等温截面图分析，讨论了氧分压对合成铁铝尖晶石的影响，并通过热力学方程计算出氮气气氛下合成铁铝尖晶石所需的温度和氧分压，论证了氮气气氛合成铁铝尖晶石的可行性。
    试验用原料：氧化铁粉（w(Fe2O3)>98.5%）、α-Al2O3粉（w(Al2O3)>99.5%）、石墨粉（w(C)>99.5%），上述原料的粒度均小于0.054 μm。铁铝尖晶石的理论组成为w(FeO)=41.3%，w(Al2O3)=58.7%。为防止铁质原料因过剩而残留在合成材料中，配料中α-Al2O3粉的引入量比理论值稍多，试验配料组成为w(FeO)= 40%，w(Al2O3)=60%。还原碳粉加入量按照将Fe2O3还原为FeO的理论需要量的1.05倍确定，以消耗氮气中夹杂的少量氧气，降低烧成炉内的氧分压。按上述配方配料，干混后加入结合剂亚硫酸纸浆废液混练均匀，困料6 h，以30 MPa压制成型为φ50 mm×50 mm试样，于100 ℃下干燥24 h后，在氮气炉（炉内氮气(氧分压0.5 Pa)压力比外界高1×103～2×103 Pa）中分别于1 400、1 450、1 500和1 550 ℃煅烧4 h。煅烧后试样经制样机粉碎至粒径小于0.059 μm，采用X射线衍射仪分析材料的物相组成。
    结果显示：（1)在氧分压为0.5 Pa的高纯氮气气氛条件下通过热力学计算表明：FeO可以在1 473 ℃至2 160 ℃范围内稳定存在，可在此温度范围内合成铁铝尖晶石。（2)以Fe2O3和Al2O3为原料，按照铁铝尖晶石理论配比配料，同时引入略大于理论还原Fe2O3为FeO所需的还原碳粉。试验证明：当温度高于1 500 ℃时，所有铁源可以转化为铁铝尖晶石，与相图分析及热力学计算结果一致。
（摘编自《硅酸盐学报》2011，№3）