SiC粉体的合成与表征
Synthesis and Characterization of SiC Powder
SiC陶瓷具有优良的高温力学性能,抗氧化性强、耐磨损性好、热稳定性佳、热膨胀系数小、热导率大、硬度高以及抗热震和耐化学腐蚀等优良性能,被广泛应用于精密轴承、密封件、气轮机转子、燃烧喷嘴、热交换器部件及原子热反应堆材料等,并日益受到人们的重视,应用前景十分广阔.目前,SiC粉体的商业化生产以二氧化硅和炭黑为原料采用碳热还原法为主.此工艺方法一般需要很高的温度(﹥1600℃)和较长的时间(﹥5h),这不仅使颗粒尺寸长大,而且使SiC粉体的生产成本增高,极大地影响了SiC粉体的推广和应用.众多研究表明,提高反应物起始原料的均匀混合程度、添加适量的添加剂是改善碳热还原法制备SiC超细粉体的有效途径.该文以纳米SiO_2和活性炭为起始原料,以稀土镧或铈为添加剂,采用碳热还原法制备SiC超细粉体.实验结果表明:以稀土镧为添加剂时,在1500℃*120min合成工艺下,可以合成出一次粒径为100nm左右,二次粒径为360nm的SiC细粉,且SiC粉体颗粒形状规则,无团聚,分散性好;以稀土铈为添加剂时,在1500℃*150min合成工艺下,也可以得到单相的SiC,但SiC粉体颗粒形状不规则,有大量晶须存在,且团聚严重.表明在碳热还原法制备SiC粉体的过程中,稀土镧的作用要强于稀土铈.与传统碳热还原方法相比,利用稀土镧为添加剂的碳热还原方法,不但降低了SiC粉体的合成温度,大大缩短了反应时间,而且可以制备出颗粒形状规则,无团聚的超细SiC粉体.该文还对碳热还原法合成SiC的反应机理进行了初步探索.认为碳热还原法合成SiC粉体有两种反应机理:一种是在密闭的容器内,通过控制合成温度和调整CO气体的分压,可使合成SiC的反应按气-气相方式进行;另一种是在流通的Ar气氛中,合成SiC的主要反应只能按气-固相方式进行.SiC颗粒的生成也可通过两种方式进行,一是SiO和CO气体直接在气相中反应生成极其细小的SiC粉体;二是活性炭孔隙先吸附SiO气体,然后与其发生反应生成SiC,SiC在活性炭的孔隙中成核和长大,所以活性炭孔隙的形状和大小决定了SiC颗粒的形状和大小.
- 作者：
- 龙海波
- 学位授予单位：
- 沈阳大学
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 张宁
- 中图分类号：
- TB383.3
- 关键词：
- 碳热还原法；稀土元素；碳化硅粉体；反应机理
- carbonthermal reduction method；rare earth elements；SiC powder；reaction mechanism