本文選題：SiC基陶瓷 + 實驗相圖��； 參考：《合肥工業(yè)大學》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反應提供理論依據(jù),同時也是碳化硅基陶瓷在進行組分設(shè)計、工藝選擇和性能預測時的重要依據(jù)。然而,迄今為止對作為重要的結(jié)構(gòu)陶瓷之一的SiC基陶瓷系統(tǒng)相圖的報道較少,因此開展碳化硅陶瓷系的相圖研究,增補完善相關(guān)相圖,對于SiC基陶瓷的理論研究和應用開發(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)開展高溫相關(guān)系的研究工作。旨在通過對上述系統(tǒng)內(nèi)的高溫物化反應及相平衡關(guān)系的實驗研究及理論分析,構(gòu)建出了各系統(tǒng)在亞固溫度下的實驗相圖。論文所取得的主要研究結(jié)果包括:(1)采用平衡合金法測定系統(tǒng)在亞固溫度下的高溫實驗相圖,通過XRD對反應產(chǎn)物的物相組成進行了分析,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-ZrO2三個系統(tǒng)內(nèi),SiC 表現(xiàn)出強的化學惰性,高溫下與不同價態(tài)的氧化物SiO2、MgO、Al2O3、ZrO2以及系統(tǒng)內(nèi)化合物之間均不會發(fā)生化學反應�；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)的化合物之間均無化學反應發(fā)生,但可與各物相平衡共存。經(jīng)由實驗確認各系統(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具有強化學惰性,很難與ZrO2發(fā)生化學反應,但當加入RO堿土金屬氧化物時,發(fā)現(xiàn)SiC-ZrO2-RO系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了三元固相反應。文章采用酸堿反應理論解釋了該反應機理,并通過熱力學計算及XRD,SEM,EDX等多種測試方法進一步分析了系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的反應過程。(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,該固相反應產(chǎn)物之一為碳化物MC (M=Ti、Zr)。此反應的意義在于可為低溫合成Ⅳ副族元素碳化物MC提供了一個新的途徑,同時也為MC基、MC/SiC基復相陶瓷的反應燒結(jié)提供新的反應體系。(5)實驗發(fā)現(xiàn)在SiC-TiO2二元系統(tǒng)內(nèi)存在置換反應: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)生固相反應生成碳化物,推測其原因是因為TiO2為雙性氧化物,相比較ZrO2, HfO2堿性更強,而在適當條件下可與酸性基團SiC發(fā)生酸堿反應。(6)在對 SiC-MO2 (M=Ti、Zr) -RO (R=Mg、Ca、Sr、Ba)三元系統(tǒng)高溫物化反應研究的基礎(chǔ)上,將研究系統(tǒng)擴展到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：1951479