氧化铝相变动力学

摘要

氧化铝在高温下的相变历程相当复杂,是近年来研究得较多的一个问题,但是对相变动力学却还很少涉及。本文从测定试样在恒温处理过程中的比重变化,研究了氧化铝的相变动力学。试样用火焰雾化法淬冷制得,含有约 2％TiO_2作为添加物,它的主要相组成是γ-Al_2O_3,并含有5～8％的a-Al_2O_3。X-射线分析证实这种α-Al_2O_3的相变历程是:γ-Al_2O_3→δ-Al_2O_3→α-Al_2O_3,其中δ→α-是较慢的过程。文中讨论了相变的机构,并假设从δ-Al_2O_3至α-Al_2O_3的相变速度决定于相界面面积,可用下式表示之: dy/dt=k(1-y)y^(2/3)式中y是试样中α-Al_2O_3的分数,t是时间,k是比速度常数。实验结果证实上式是适用的,从而计算了在1098～1190℃范围内的k值,并求得比速度常数k和温度的关系是:k=Aexp(-153,000/RT)。153千卡/克分子的能量应看作是α-Al_2O_3在δ-Al_2O_3母相中的生长活化能,而铝离子的体积扩散可能是过程的控制因素。文中还讨论了Clark和 White的实验结果,并提出了可能的解释。