Al,2O,3-Si-Al系统中原位合成Sialon的动力学研究

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1、两立建筑科技大学碗}：学位论文A1203一si—Al系统中原位合成Sialon的动力学研究专业：材料学作者姓名：王黎导师：蒋明学摘要本文通过连续称重法研究了A1203一Si—_A1系统中原位合成Sialon的氮化反应机理及反应过程动力学，并对反应的热力学和反应产物的显微结构进行了分析。首先，通过对灿203一si—Al系统原位合成Sialon反应的热力学分析，证明了原位反应合成Sialon的可行性。实验研究表明，AJ203_Si—灿系统的氮化反应在900～1150℃，氮化反应总速率受化学反应控制，反应活化能为E=58．5KJ·mol～；在1200--1

2、450℃，则受扩散反应控制，反应活化能为E=27．26KJ·mol～。据此本文提出～203一Si—舢系统中原位合成Sialon的氮化反应过程为：一、气体经过试样中气孔，扩散到金属粒子表面：二、气体与金属粒子发生反应；三、气体扩散通过产物层，与金属Si、Al进一步发生反应。在上述反应过程的基础上，建立了简化的动力学模型。利用对不同阶段的反应表观活化能进行的计算，实验数据与推测的动力学模型相符。实验结果表明：制备试样的成型压力、材料本身的Si／A1比、氮化温度对氮化率有一定影响。随压力的增大，氮化率的数值逐渐下降：Si／A1比值越小，氮化率越大；当Si／

3、A1比为1：2的时候，材料由于合理的配比，在材料内部形成良好的结合界面，使材料具有较高的常温耐压强度：对低压力下成型的试样，随氮化率的增加，这种试样在空气中会发生水化现象。关键词：Sialon原位合成氮化动力学A1203一Si—-A1系统论文类型：应用基础堡耋些墼墼垒尘茎竺±兰竺耋!兰，，，，：，!，：。。：!!：ResearchontheKineticsofin．situFormationofSialonintheA1203-Si-AISystemSpeciality：MaterialScienceName：wangliInstructor：Pro

4、．JiangMingxueAbstractThispaperresearchesthemachanismfornitridationofthein—situformationintheA1203-Si—A1systemandtheprocessofthereactionbyusingcontinouswei曲ingTheauthorhasanalysedthethermodynamicsofAl203一Si—A1system，themicrostructureandthefunctionofreactionalproducts．Theresearch

5、showsthereationalfeasibilityisdeterminedbythermodynamicanalysis，BasedOnthereaction，theadynamicmodelissetup．First，thegasdiffusesontothesurfaceofmetalparticlesthroughporesofthesample．Second．thegasreactswimthemetalparticles．Third，thegasdiffusesthroughthelayeroftheproductsandreacts

6、withSiandAI．fromwhichweknowthattotalreactionrateofnitridationisdeterminedbythechemicalreactionatlowtemperaturebetween900～1150"C，theactivationenergiesisE=58．5KJ·mol一，whileathi曲termperaturestagebetween1200---1450℃，itdeterminedbythediffusion，E=27．26KJ·tool～．Theresultisinaccordance

7、withthedynamicmodel．Theexperimentresultsshowthatthenitrigonreactionisconnectedwiththemoldingpressure，Si／A1ofthesampleandnilridationtemperature．Theratioofnitridationwilldecreasewiththerisingpressure．ThesmallertheratioofSi／AIis，thehighertheratioofnitridationis．ThesampleofB5，which

8、havethereationalrateofSi／AI(I：2)，enhancesthecontactsbe