本文選題：SiC基陶瓷 + 實(shí)驗(yàn)相圖��； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：碳化硅(SiC)基材料的相圖研究可為理解SiC基陶瓷系統(tǒng)高溫下的相平衡關(guān)系,確定各組分相容性區(qū)域以及高溫物理化學(xué)反應(yīng)提供理論依據(jù),同時(shí)也是碳化硅基陶瓷在進(jìn)行組分設(shè)計(jì)、工藝選擇和性能預(yù)測(cè)時(shí)的重要依據(jù)。然而,迄今為止對(duì)作為重要的結(jié)構(gòu)陶瓷之一的SiC基陶瓷系統(tǒng)相圖的報(bào)道較少,因此開(kāi)展碳化硅陶瓷系的相圖研究,增補(bǔ)完善相關(guān)相圖,對(duì)于SiC基陶瓷的理論研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)都具有積極的意義。本課題圍繞SiC基陶瓷系統(tǒng),包括SiC與非稀土氧化物燒結(jié)助劑(SiO2、MgO、Al2O3、ZrO2)構(gòu)成的多元體系,以及SiC與Ⅳ副族氧化物MO2 (M=Ti、Zr)和堿土金屬氧化物RO (R=Mg、Ca、Sr、Ba)所構(gòu)成的三元系統(tǒng)開(kāi)展高溫相關(guān)系的研究工作。旨在通過(guò)對(duì)上述系統(tǒng)內(nèi)的高溫物化反應(yīng)及相平衡關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究及理論分析,構(gòu)建出了各系統(tǒng)在亞固溫度下的實(shí)驗(yàn)相圖。論文所取得的主要研究結(jié)果包括:(1)采用平衡合金法測(cè)定系統(tǒng)在亞固溫度下的高溫實(shí)驗(yàn)相圖,通過(guò)XRD對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的物相組成進(jìn)行了分析,獲得了各系統(tǒng)的高溫相平衡關(guān)系,結(jié)果表明在SiC-SiO2-MgO、SiC-SiO2-Al2O3、SiC-SiO2-ZrO2三個(gè)系統(tǒng)內(nèi),SiC 表現(xiàn)出強(qiáng)的化學(xué)惰性,高溫下與不同價(jià)態(tài)的氧化物SiO2、MgO、Al2O3、ZrO2以及系統(tǒng)內(nèi)化合物之間均不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)�；诖颂岢隽� SiC-SiO2-MgO、SiC-SiO2-Al2O3、SiC-SiO2-ZrO2三元系統(tǒng)的亞固相圖。(2)在 SiC-Al2O3-ZrO2、SiC-Al2O3-MgO 三元系統(tǒng)及擴(kuò)展的SiC-SiO2-Al2O3-ZrO2、SiC-SiO2-Al2O3-MgO四元系統(tǒng)內(nèi),SiC與各組元及系統(tǒng)內(nèi)的化合物之間均無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,但可與各物相平衡共存。經(jīng)由實(shí)驗(yàn)確認(rèn)各系統(tǒng)內(nèi)的高溫相關(guān)系,提出了 SiC-SiO2-Al2O3-ZrO2、SiC-SiO2-Al2O3-MgO四元系統(tǒng)的亞固相圖。(3)一般而言,SiC具有強(qiáng)化學(xué)惰性,很難與ZrO2發(fā)生化學(xué)反應(yīng),但當(dāng)加入RO堿土金屬氧化物時(shí),發(fā)現(xiàn)SiC-ZrO2-RO系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了三元固相反應(yīng)。文章采用酸堿反應(yīng)理論解釋了該反應(yīng)機(jī)理,并通過(guò)熱力學(xué)計(jì)算及XRD,SEM,EDX等多種測(cè)試方法進(jìn)一步分析了系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)過(guò)程。(4)在SiC與Ⅳ副族氧化物MO2 (M=Ti、Zr)以及堿土金屬氧化物RO(R=Mg、Ca、Sr、Ba)所構(gòu)成的三元系統(tǒng)內(nèi)均存在相似的固相反應(yīng),該固相反應(yīng)產(chǎn)物之一為碳化物MC (M=Ti、Zr)。此反應(yīng)的意義在于可為低溫合成Ⅳ副族元素碳化物MC提供了一個(gè)新的途徑,同時(shí)也為MC基、MC/SiC基復(fù)相陶瓷的反應(yīng)燒結(jié)提供新的反應(yīng)體系。(5)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在SiC-TiO2二元系統(tǒng)內(nèi)存在置換反應(yīng):SiC+TiO2 = TiC+SiO2。然而,而同為Ⅳ副族元素氧化物的ZrO2和Hf02則不能與SiC直接發(fā)生固相反應(yīng)生成碳化物,推測(cè)其原因是因?yàn)門iO2為雙性氧化物,相比較ZrO2, HfO2堿性更強(qiáng),而在適當(dāng)條件下可與酸性基團(tuán)SiC發(fā)生酸堿反應(yīng)。(6)在對(duì) SiC-MO2 (M=Ti、Zr) -RO (R=Mg、Ca、Sr、Ba)三元系統(tǒng)高溫物化反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,將研究系統(tǒng)擴(kuò)展到SiC-SiO2-MC-MO2-RO五元系統(tǒng),基于五元系統(tǒng)內(nèi)的高溫相關(guān)系構(gòu)建出了五元系統(tǒng)SiC-SiO2-ZrC-ZrO2-RO (R=Mg、Ca、Sr、Ba)、SiC-SiO2-TiC-TiO2-RO (R=Mg、Ca)的亞固相圖。
[Abstract]:The phase diagram study of sic based materials can provide a theoretical basis for understanding the phase equilibrium relationship at high temperature, determining the compatibility region of each component and the high temperature physical chemical reaction in the SiC based ceramics system. At the same time, it is also the component design of silicon carbide based ceramics. The important basis of process selection and performance prediction. However, as one of the most important structural ceramics, there have been few reports on phase diagrams of SiC based ceramics system so far. Therefore, phase diagrams of silicon carbide ceramics system have been studied, and relevant phase diagrams have been supplemented and perfected. It has positive significance for the theoretical research and application development of SiC based ceramics. This paper focuses on the multicomponent system of SiC based ceramic system, which consists of SiC and non-rare earth oxide sintering auxiliaries such as Sio _ 2, MgO _ 2O _ 3, Al _ 2O _ 3O _ 2, and ZrO _ 2. The high temperature phase relationship of the ternary system composed of SiC and MO2 (鈪，

本文編號(hào)：1951479