钼硅共晶化合物的氧化行为及其x射线衍射分析

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1、上海交通大学硕士学位论文钼硅共晶化合物的氧化行为及其X射线衍射分析姓名：叶长青申请学位级别：硕士专业：材料学指导教师：吴建生;姜传海20040101上海交通大学硕士学位论文摘要摘要钼硅共晶化合物是很有前途的新型材料研究其高温氧化行为及机理具有重要的理论和应用价值本论文研究了Mo3Si-Mo5Si3共晶化合物的中高温氧化行为及机理利用原位X射线衍射技术分析了氧化物的结构借助扫描电镜观察了氧化物的形貌利用称重法获得氧化动力学曲线并进行了必要的理论分析编制了X射线衍射数据分析软件主要涉及到谱线数据处理峰形处理和峰形

2、计算等该软件通过一系列衍射谱线的标准化操作消除了由于实验条件所造成各谱线的差异解决了在实验中不可避免的难题为实施X射线衍射线形分析提供了良好的基础在Mo3Si-Mo5Si3共晶化合物的中温500及600氧化过程中由于Si原子扩散系数很低不足以维持足够Si供给以生成完整的氧化膜引起Mo3Si和Mo5Si3同时氧化氧化动力学曲线呈现直线氧化规律在600温度下既没有发生Pest现象也未生成保护性的氧化膜交错的MoO3晶须不但破坏SiO2膜完整性同时又形成了大量的空洞和缝隙为外界氧与基体接触提供了便利共晶化合物Mo3

3、Si-Mo5Si3氧化机制为疏松氧化层内部O2/Mo3Si-Mo5Si3混合界面反应氧化曲线斜率满足k=k0exp(Q/RT)随着温度的升高氧化速度不断增大Pest现象的控制步骤为氧离子向共晶基体内部的扩散过程当扩散速度大于疏松氧化层壳体内的界面反应速度时基体内部将提前于外表面发生氧化外界氧原子通过孔洞和裂缝扩散到基体内部在基体内部的孔洞和裂缝处优先生成混合氧化物氧化物的体积效应产生较大内应力引起裂纹扩展并导致Pest现象共晶化合物Mo3Si-Mo5Si3的Pest现象主要发生在800附近由于此温度超过了Mo

4、O3的熔点MoO3挥发氧化层因而留下大量的空洞和裂缝促进了材料的破碎进程关键字钼硅共晶化合物氧化Pest现象X射线衍射-I-上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTABSTRACTTheMo-Sieutecticintermetalliccompoundisthenovelhigh-temperaturematerial.Tostudyonoxidationbehaviorandmechanismofthematerialathigh-temperaturehastheimportantvalueonthet

5、heoryandapplication.TheoxidationbehaviorandmechanismofeutecticMo3Si-Mo5Si3atmediumandhightemperaturewerestudiedinthispaper.Byusingthein-situXRDtechnologytoanalyzethestructuresofoxidationproduct,usingSEMtoobservethepatternsoftheoxidationproductandusingthewei

6、ghtingmethodtoobtaintheoxidationkineticcurves,theoxidationbehaviorandmechanismwerediscussedtheoretically.TheXRDanalysissoftwarewasprogrammedwhichmainlyconcernedonspectrallinedatumtreatment,profilestreatmentandcalculation.Byusingthestandardizationprocessonth

7、eXRDlines,thevariancewhichwascausedbytheexperimentalconditionswaserased,andtheproblemwhichappearedinevitablyduringexperimentwassolved.SothegoodfoundationforXRDprofileanalysiswassetup.Enoughsiliconatomscannotbesustained,andledtotheco-oxidationoftheMo3SiandMo

8、5Si3duringtheoxidationofeutecticMo3Si-Mo5Si3atmediumtemperature(500and600)duetothelowdiffusionrateofsiliconatoms.Atthesametime,theoxidationkineticcurvesexhibitedthestraight-lineoxidationmechanism.The