發(fā)布時(shí)間：2020-05-23 05:17

【摘要】：微波加熱具有快速、環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。利用微波加熱技術(shù)合成碳化硅(SiC)粉體已成為國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn),但目前主要采用顆粒狀碳源合成SiC,在加熱過(guò)程中,顆粒狀碳源吸收微波產(chǎn)生彌散分布的熱點(diǎn),熱量不集中且熱傳導(dǎo)受限,導(dǎo)致SiC的合成周期較長(zhǎng)。本文以石墨紙為片狀碳源,利用溶膠-凝膠法水解正硅酸乙酯(TEOS)制備SiO_2包裹SiC晶種作為硅源,設(shè)計(jì)兩種粉末成型方法制備預(yù)燒樣品,采用微波加熱合成了SiC。研究了加熱溫度、石墨紙層數(shù)、晶種含量和保溫時(shí)間對(duì)微波合成SiC的影響,闡明了片狀碳源微波合成SiC的加熱機(jī)理。研究結(jié)果表明:加熱溫度影響SiC的合成;針狀SiC晶須在1300℃合成;棒槌狀SiC晶須在1400℃合成;在1500℃的加熱溫度下SiC晶須氧化分解為SiC顆粒。石墨紙層數(shù)影響SiC的合成;在5層石墨紙下,產(chǎn)物中除了有SiC顆粒合成,還有Si納米線生成;在30層石墨紙下,產(chǎn)物中合成了長(zhǎng)為10~15μm,寬為0.8~1μm的SiC晶須。晶種含量影響SiC的合成;花簇狀的SiC顆粒在晶種含量為0 wt%時(shí)產(chǎn)生;晶種含量為2 wt%時(shí),產(chǎn)物中合成了SiC納米線。保溫時(shí)間影響SiC的合成;在30 min的保溫時(shí)間下,產(chǎn)物中合成了棒狀SiC;120 min的長(zhǎng)保溫時(shí)間導(dǎo)致SiC的氧化分解。在微波加熱過(guò)程中,熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)都有助于微波加熱合成SiC。相比受限熱傳導(dǎo)模式,非受限熱傳導(dǎo)模式中,SiC的生長(zhǎng)相對(duì)較好。
【圖文】：

圖 1.1 3C-SiC、4H-SiC、6H-SiC 和 15R-SiC 中 C-Si 雙原子層排列示意圖Figure 1.1 Schematic diagram of C-Si diatomic layer arrangement in 3C-SiC, 4H-SiC,6H-SiC and 15R-SiC1.3 SiC 的性能與應(yīng)用SiC 的莫氏硬度為 9.2~9.5，高于剛玉，低于金剛石和碳化硼，廣泛用做磨料磨具材料，不但是上世紀(jì) 90 年代國(guó)內(nèi)外磨料磨具行業(yè)的支撐材料，而且還是機(jī)械加工行業(yè)關(guān)鍵材料；化學(xué)穩(wěn)定性好，，抵抗酸堿腐蝕能力強(qiáng)，通常用做復(fù)雜環(huán)境耐腐蝕涂層材料；熱導(dǎo)率高，飽和電子漂移速度快，用做耐火材料、發(fā)熱體和換熱器材料；禁帶寬度達(dá)到 2.3~3.3 eV，能帶間隙寬，抗輻射性優(yōu)良，可以替代 Si 應(yīng)用于高頻率、高功率和高溫光電子器件；臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，可用做聲表面波功能器件；密度低，熔點(diǎn)高，熱穩(wěn)定性好，常常用作復(fù)合材料的增強(qiáng)劑；具有熒光性能，可以用做高靈敏度、高精確度、高可靠性的芯片光子器件，是新科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重大戰(zhàn)略支撐材料。因此，作為一種性能優(yōu)越的結(jié)構(gòu)功能一體化材料，

第一章 緒 論材料對(duì)微波的不同吸收狀態(tài)，材料可分為四大類[68]，如圖 1.2 所示具有較低的介電損耗能力，材料不吸收微波，反而微波完整透過(guò)材體，例如：特氟龍、石英等；(b)吸收體：具有高介電損耗能力，微完全吸收，例如：水、SiC 等；(c)反射體：微波在材料表面全部被反的能量可以忽略，例如：所有金屬塊體；(d)混合吸收體：主要是先合材料或多相材料；其中至少有一相作為高損耗吸收體，而其他材緣體，這類材料通過(guò)局部吸收微波完成能量的轉(zhuǎn)換，例如：聚合物MC)、陶瓷基復(fù)合材料(CMC)、金屬基復(fù)合材料(MMC)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TQ163.4;TB383.3

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本文編號(hào)：2677202