单相胶莫来石化反应机理的研究

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1、（申请全日制工学硕士学位论文）单相胶莫来石化反应机理的研究培养单位：材料科学与工程学院专业类型：材料加工工程研究生：周兵指导教师：王玉成教授2014年5月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目单相胶莫来石化反应机理的研究英文题目Thestudyofmonophasicmullitization’sreactionmechanism研究生姓名周兵姓名王玉成职称教授学位博士指导教师单位名称材料科学与工程学院邮编430070申请学位级别工学硕士学科专业名称材料加工工程论文提交日期2014.05论文答辩日期201

2、4.05学位授予单位武汉理工大学位授予日期2014.05答辩委员会主席评阅人2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保留并向国

3、家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据中文摘要莫来石因其具有优异的高温力学性能、耐高温冲击性、低的热膨胀系数和化学稳定性，在传统的高温结构陶瓷中被广泛的应用，而其较低的介电常数和优良的中红外透波性能

4、，又使其具有发展成为功能陶瓷的潜能。本文采用溶胶-凝胶法成功合成了第一类莫来石前驱体粉，利用热力学理论与动力学软件研究了单相胶莫来石化固相反应的反应机理，并得到了反应速率方程，为科学研究和实际生产提供了理论依据。本文以正硅酸乙酯、九水硝酸铝和无水乙醇为原料，采用溶胶-凝胶法合成了第一类莫来石前驱体粉，并用同步热分析、X射线衍射和扫描电镜进行了验证。从以上测试手段的分析可知，溶胶-凝胶法制备的第一类莫来石前驱体粉在985℃左右得到的莫来石是一种假四方相结构的富铝莫来石，随着热处理温度的升高，逐渐向组成为3Al2O3·2Si

5、O2结构稳定的正交相莫来石转变。为了揭开单相胶莫来石化的反应机理，本文设想假四方相莫来石的化学组成为2Al2O3·SiO2（Al2O3含量约为67mol%），首次从热力学角度上说明了它的合理性，并给出了假四方相莫来石相关的热力学数据，结果发现：非晶态SiO2与非晶态Al2O3在固相反应点，先生成假四方相莫来石的倾向程度确实比正交相莫来石要大，并得到单相胶莫来石化的热力学过程：约985℃随着温度升高溶胶-凝胶单相胶假四方相莫来石+富Si相正交相莫来石研究了样品粒径与样品质量对热分析曲线的影响规律。

6、本文借助动力学软件并采用优化过的热分析实验条件对单相胶进行了动力学分析。研究结果表明，12单相胶莫来石化最可能动力学模型为ABC，第一步反应类型为An，nn1/动力学机理函数为fa()n(1a)[ln(1a)]，活化能E为982KJ/mol，n为4.38；2/31/31第二步反应类型为D3，动力学机理函数为fa()3/2(1a)[1(1a)]，活化能E为998KJ/mol。并利用动力学软件中动态反应预测模块对比了实际测量曲线与所选模型曲线，结果发现，经动力学软件得到的单相胶固相反应机理的“

7、动力学三因子”是可信的。关键词：单相胶，莫来石化，热力学，动力学，反应机理I万方数据AbstratBecauseofexcellenthigh-temperaturemechanicalproperties,impactresistance,lowthermalexpansioncoefficient,chemicalstability,lowdielectricconstantandgoodinfrared-transparentcoefficient,mullitehasbeenwidelyusedinstructu

8、ralceramicsandfunctionalceramics.Inthispaper,typeⅠmulliteprecursorsweresuccessfullysynthesizedbythesol-gelprocess,monophasicmullitizationwasstudiedbythermodyna