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《碳熱還原高嶺土合成sicltwgtallt2gtolt3gt納米復(fù)相陶瓷粉及sicltwgt生長機理研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要SiC和A1203是應(yīng)用最廣的兩種結(jié)構(gòu)陶瓷，具有高硬度、高強度等優(yōu)點。然而，陶瓷最大的缺點——脆性在上述這兩種單相陶瓷中依然無法克服，采用兩相復(fù)合是解決脆性問題的有效途徑。SiCw的引入對A1203陶瓷材料的斷裂韌性、抗彎強度和抗熱震性等方面都有明顯提高，從而成為當(dāng)今世界上研究比較多的陶瓷材料之一。本文以天然礦物高嶺土和多種碳源為原料，采用碳熱原位合成技術(shù)制備SiCw／A1203復(fù)相陶瓷粉體。研究了合成工藝因素，如合成溫度、保溫時間、保護(hù)氣氛、原料配比、碳黑粒度以及不同碳
2、源對合成產(chǎn)物的影響，同時對碳熱還原高嶺土反應(yīng)的熱力學(xué)過程進(jìn)行了理論分析，并單獨采用石英和莫來石為原料，將碳熱還原石英和碳熱還原莫來石的反應(yīng)過程與碳熱還原高嶺土的反應(yīng)過程進(jìn)行對比分析，結(jié)合反應(yīng)動力學(xué)、合成產(chǎn)物的物相和微觀結(jié)構(gòu)分析，探討了碳熱還原高嶺土的反應(yīng)過程中SiCw／A1203的形成的機理。實驗表明，當(dāng)高嶺土與碳黑的摩爾比為1：8，碳黑的粒度為179nnl，氬氣流量為80mL／min，合成溫度為1500℃，恒溫2h時，可以成功獲得物相純凈形貌最佳的SiCw／A1203復(fù)相陶瓷粉體，其中SiC晶須的
3、平均直徑翌00ilia，長度平均≥5岬，長徑L1",>25。以活性炭和天然石墨為碳源，同樣可以在1500℃下合成SiCw／A1203。但是原始碳顆粒的物性狀況直接決定了產(chǎn)物的形貌特征，以活性炭為碳源合成的產(chǎn)物中SiCw含量較少，并且多為彎曲狀；而以天然石墨為碳源則不能獲得SiCw，只能得到SiCp。碳熱還原高嶺土的合成過程分為三部分，首先是高嶺土脫水后形成無定形Si02和莫來石；然后是無定形Si02以及莫來石的碳熱還原。SiC晶須的形成機理是：Si02與C先通過固相反應(yīng)，形成SiC晶核，隨著溫度的升
4、高SiO氣相的形成，然后在氣．固界面SiC通過二維成核生成片狀晶芽，在光滑界面生長機制作用下，沿(111)晶面擇優(yōu)生長逐漸形成SiC晶須；莫來石與C通過固相反應(yīng)使其中的SiOx相形成氣相SiO形式擴散，再與C反應(yīng)，在其表面形成SiC晶核，最終生長為SiC晶須，形成SiC晶須包覆著A1203顆粒的特殊結(jié)構(gòu)。SiC晶須的生長遵循固．固(S—S)和氣．固(V．S)生長機理。以有機碳丙烯腈為碳源的碳熱還原合成溫度較高嶺土無機碳的合成溫度有較大降低，分析認(rèn)為這是由于聚丙烯腈插入高嶺石層間，聚合物在高溫碳化反應(yīng)
5、后，形成高嶺石結(jié)構(gòu)層一碳層的疊層結(jié)構(gòu)，高嶺石與碳以分子水平接觸，碳熱還原反應(yīng)無需進(jìn)行長程擴散，從而大大提高了固相反應(yīng)的效能。關(guān)鍵詞：SiC,,,／A1203復(fù)相陶瓷；高嶺土；碳熱原位合成技術(shù)；合成工藝；反應(yīng)機理；SiO氣相桂林理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractSiCandA1203ceramicarewidelyusedbecauseofhi曲hardnessandstrength．Butfragilnessisthelargestdisadvantageofceramicmaterials．Us
6、ingoftheceramicmatrixcompositesiStheeffectivemethodtoslovetheproblem．SiCw／A1203ceramicbecameoneofthemostattractivecompositeceramicbecauseofitsforbearinghi曲temperature，oxygenationandabrasionandithadhighermechanicalpropertiesthanthatofsinglephaseA1203cer
7、amic．、；VhenSiCwWasaddedintoA1203phase，themechanicalpropertiesincludingfracturetoughness，bendingstrength，thermalshockresistancewereimproved．Inthispaper。SiC鼬
8、K1203ceramiccompositesweresuccessfullypreparedbyin-situcarbothermalsynthesisfromnaturalkaolinite
9、astherawmaterial．Effectsofsynthesistemperature，holdingtime，argonatmosphere，materialratio，carbonparticlesizeanddifferentcarbonsourceonproductswerestudied．Thethermodynamics，dynamics，thephasesandmicrostructureofcompositeswereanalyzed；there
