多孔氮化硅/碳化硅复合材料制备的反应机理分析

摘要

为了探索碳热还原法制备多孔氮化硅/碳化硅(Si3N4/SiC)复合陶瓷材料在高温阶段的反应机理,采用固化的酚醛树脂为碳源,通过热解产生具有反应性的碳,使之在1300～1780℃等不同温度下与表面包裹的氮化硅粉反应,氩气为保护气氛.通过对试样的XRD、TEM分析和显微结构观察,结合反应的热力学和动力学结果计算推测,树脂裂解碳与Si3N4反应生成SiC的机理主要为Si3N4分解生成Si(1)与C进一步发生的液-固反应,和Si(1)与反应过程中的中间产物CO(g)之间发生的液-气反应.其他还包括C与Si3N4间直接进行的固-固反应;C与Si3N4表面的SiO2间的气-固反应以及由SiO(g)、Si(g)参与的气-固反应.树脂裂解碳与Si3N4从1400℃左右开始发生反应形成SiC,温度升高对SiC层的生长有促进,保温时间的延长对SiC层的生长厚度影响较大.