Al-,2-O-,3--Si系原料在不同氣氛下的高溫反應(yīng)機理研究.pdf

1、近年來，非氧化物耐火材料成為耐火材料領(lǐng)域研究的熱點，并引領(lǐng)著未來新型耐火材料的發(fā)展方向，而在眾多的非氧化物耐火材料成員中,Sialon耐火材料因其更加優(yōu)異的性能而倍受人們關(guān)注。目前，制取Sialon耐火材料的途徑通常有兩種：(一)利用化學原料氮化法合成；(二)利用天然原料碳熱還原氮化法合成。綜合分析以上兩種途徑發(fā)現(xiàn)：所采用的原料一般含有的主要成分是Al2O3和Si。因此，本文首先針對Al2O3-Si系統(tǒng)在純氮氣氣氛和埋碳氣氛下可能進行的

2、反應(yīng)進行熱力學評估，然后以電熔剛玉和單質(zhì)硅為原料壓制成試樣，再分別在兩種氣氛中不同溫度點高溫合成，采用XRD分析技術(shù)研究制品的物相組成，從而對Al2O3-Si系原料分別在氮氣氣氛和埋碳氣氛合成過程中的物相變化和反應(yīng)動力學機制進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)： (一)在高純氮氣氣氛下： (1)將試樣經(jīng)過高純氮氣氣氛下高溫反應(yīng)，除去原料中原有的物相剛玉和Si，主要存在的物相是β-Sialon和Si3N4。 (2)新生物相β-Si

3、alon(Si6-zAlzOzN8-Z.0＜Z＜4.2)中的Z值與溫度和原料配比有關(guān)。(3)物相在高純氮氣氣氛下的反應(yīng)機理是：首先單質(zhì)硅和電熔剛玉被氮化生成Si3N4和AlN，然后Si3N4和AlN與Al2O3進行固溶反應(yīng)生成β-Sialon。 (二)在埋碳氣氛下： (1)將試樣在埋碳氣氛下合成，新生成的物相除了主要相SiC和O'-Sialon外，合成溫度在1550度以下還存在SiO2相，1550度以上則存在X-Sial

4、on相。 (2)在埋碳氣氛下的合成機理是：單質(zhì)硅和氮氣反應(yīng)生成Si3N4，金屬Si和CO反應(yīng)生成SiO2和SiC；然后，SiC和Si3N4又分別轉(zhuǎn)化成Si2N2O；與此同時，Al2O3和Si2N2O固溶合成O'-Sialon。隨著合成溫度的升高，Al2O3會進一步在O'-Sialon相中反應(yīng)生成X-Sialon相。 (三)比較兩種氣氛下Al2O3-Si系原料合成機理的不同發(fā)現(xiàn)：有CO氣體參與的反應(yīng)是控制Al2O3-Si系