MnO2和Fe2O3对氧化铝质压裂支撑剂微观结构和抗-硅酸盐学报.PDF

· 280 · 硅 酸 盐 学 报 2009 年 第37 卷第2 期 硅 酸 盐 学 报 Vol. 37 ，No. 2 2 0 0 9 年 2 月 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY February ，2009 MnO 和Fe O 对氧化铝质压裂支撑剂微观结构和抗破碎能力的影响 2 2 3 1 1,2 1 1 马 雪 ，姚 晓 ，华苏东 ，陈 悦 (1. 南京工业大学材料科学与工程学院，南京 210009 ；2. 材料化学工程国家重点实验室，南京 210009) 摘 要：采用无压烧结技术制备了软锰矿掺杂的高强度氧化铝质压裂支撑剂。通过 X 射线衍射、压汞式孔隙分析、扫描电子显微镜和筒压法分别研 究了由软锰矿引入的MnO 和Fe O 对支撑剂物相组成、孔结构、晶粒尺寸和抗破碎能力的影响。结果表明：当软锰矿掺杂量为0～5%(质量分数，下 2 2 3 同) 时，烧结样品中包括氧化铝、莫来石和钛酸铝相，软锰矿的掺入未明显改变晶体结构；当软锰矿掺量为5%时，Fe3+取代Al3+与组分中的TiO2 反应 并形成固溶体，MnO 固溶于Al O 晶粒中，促进了Al O 晶粒生长，过剩的Fe O 和MnO 存在于陶瓷晶界处并在高温煅烧下形成液相促进致密化烧 2 2 3 2 3 2 3 2 结；未掺杂样品中存在大量连通气孔，显气孔率为14.79%；掺入5%软锰矿后，显气孔率降低至5.29%，样品内部多为均匀分布的近球形闭气孔；在 52 MPa 压力条件下，5%软锰矿掺杂样品的破碎率与未掺杂样品相比减少80.95%，抗破碎能力显著提高。 关键词：氧化铝；压裂支撑剂；软锰矿；孔径分布；抗破碎能力；氧化锰 中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2009)02–0280–05 EFFECTS OF MnO AND Fe O ON MICROSTRUCTURE AND CRUSH RESISTANCE OF 2 2 3 ALUMINA MATRIX FRACTURING PROPPANT MA Xue 1 1,2 1 1 ，YAO Xiao ，HUA Sudong ，CHEN Yue (1. College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China; 2. State Key Laboratory of