铝、硅、碳还原剂对合成矾土基Sialon的作用及机理探讨研究-材料学专业毕业论文.docxVIP

郑卅f大学硕士学位论文摘 郑卅f大学硕士学位论文 摘 要 本论文采用我国丰富的高铝矾土，分别以碳黑、si粉和m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—800C)；(2)Si02被还原并形成Si3N4(900—1200(2)；(3)p·Sialon开始形成 (1300．1350。C)：(4)形成Si2N20和过渡态Sialon(1400。C左右)；(5)最终形成z=3 的B．Sialon(1450．1500。C)。得到的p．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。C)；(2) Si3N4从1200C左右与Si02反应生成Si2N20，从1300C左右开始Si2N20与A1203反应 生成O，一Sialon；(3)1300。C左右开始，Si还原原料中的Si02生成SiO，在N2下SiO与 N2反应生成Si2N20，从而从1400C开始B—Sialon生成；(4)在1450—1500C，还原氮化 反应完成，最终主要产物为B．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Si02和莫来石生 成SiO， SiO与N2反应生成Si2N20，Si2N20与A1203反应生成X相(1300—1350C)； (2)B—Sialon开始生成，x相为中间产物(1400．1450 4C)；(3)一部分B—Sialon分解 生成15R，最终物相为z=3的B．Sialon和少量的15R(1500·1550(2)。得到的D-Sialon 相大多为长柱状，尺寸为10um左右。 关键词： 矾土，Sialon，A1、Si、C还原剂，还原氮化，合成机理 郑州大学硕-b学位论文Abstract 郑州大学硕-b学位论文 Abstract This paper studies the process of synthesizing Sialon based on bauxite by aluminum thermal reduction-nitridation，silicon thermal reduction-nitridation and carbonthermal reduction—nitridation methods，using DTA—TG，thermal balance，XRD analysis and SEM wi也EDAX．The effect of crystal water on synthesization of Sialon and the influnces ofthe three reduction agents on the reaction processes are also compared． The aluminum thermal reduction-nitridation reactions involved are found to proceed in five stages as follows：(1)Formation of AIN(600—800C)；(2)Reduction of Si02 and formation of Si3N4(900．1200℃)；(3)Initial formation of B—Sialon(1300-1350℃卫(4) Formation of Si2N20 and transitory Sialon phase(1400Cor so)；(5)Ultimate formation of B．Sialon(Z=3)f1450—1 500℃)．The mtimme microstrueture of§一Sialon crystals are regular short and long column with crystal size about lOum． The silicon thermal reduction．nitrida廿on reactions involved ale found to proceed in four stages as follows：(1)Formati