铝、硅、碳还原剂对合成矾土基Sialon的作用及机理探讨

摘要

该论文采用中国丰富的高铝矾土,分别以碳黑、Si粉和Al粉为还原剂利用综合差热分析(TG-DTA)、热天平、X-ray衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)来探讨铝、硅、碳三种还原剂对合成矾土基Sialon的作用及其合成机理;同时简单探讨了矾土原料中结晶水对合成Sialon的影响和三种还原剂对合成矾土基Sialon的过程的对比.论文较全面地探讨了铝、硅、碳三种还原剂合成矾土基Sialon的反应过程,实验数据表明:铝热还原氮化合成矾土基Sialon的过程可分为以下5个阶段:(1)AlN的形成(600-800℃);(2)SiO<,2>被还原并形成Si<,3>N<,4>(900-1200℃);(3)β-Sialon开始形成(1300-1350℃);(4)形成Si<,2>N<,2>O和过渡态Sialon(1400℃左右);(5)最终形成z=3的β-Sialon(1450-1500℃).得到的β-Sialon相大部分为短柱状,尺寸为10um左右.硅热还原氮化合成矾土基Sialon的过程如下:(1)Si粉的氮化(900-1200℃);(2)Si<,3>N<,4>从1200℃左右与SiO<,2>反应生成Si<,2>N<,2>O,从1300℃左右开始Si2N2O与Al<,2>O<,3>反应生成O′-Sialon;(3)1300℃左右开始,Si还原原料中的SiO<,2>生成SiO,在N<,2>下SiO与N<,2>反应生成Si<,2>N<,2>O,从而从1400℃开始β-Sialon生成;(4)在1450-1500℃,还原氮化反应完成,最终主要产物为β-Sialon和O′-Sialon.得到的Sialon相主要为晶须状.碳热还原氮化合成矾土基Sialon的过程如下:(1)碳还原原料中SiO<,2>和莫来石生成SiO,SiO与N<,2>反应生成Si<,2>N<,2>O,Si<,2>N<,2>O与Al<,2>O<,3>反应生成X相(1300-1350℃);(2)β-Sialon开始生成,X相为中间产物(1400-1450℃);(3)一部分β-Sialon分解生成15R,最终物相为z=3的β-Sialon和少量的15R(1500-1550 ℃).得到的β-Sialon相大多为长柱状,尺寸为10um左右.

目录

摘要

Abstract

1.前言

2.文献综述

2.1矾土原料

2.2 Sialon

2.3 Sialon的合成

2.4本课题的研究思路、内容及意义

3.实验原理及方法

3.1原料

3.2实验配方及工艺流程

3.3实验方法

4.实验结果与讨论

4.1原料中结晶水的影响

4.2铝热还原氮化合成矾土基β-Sialon的反应过程

4.3硅热还原氮化合成矾土基Sialon的反应过程

4.4碳热还原氮化合成矾土基Sialon的反应过程

4.5铝、硅和碳还原剂在合成矾土基Sialon过程中的作用对比

5.结论

致谢

参考文献