Al4SiC4陶瓷的高温氧化行为.pdf

第35卷 第2期 稀有金属材料与工程 V01．35，No．2 RARE AND 2006 2006年 2月 METALh雠ERIAI．SENGINEERING February A14SiC4陶瓷的高温氧化行为 黄小萧1，温广武2 (1．哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150001) (2．哈尔滨工业大学(威海分校)材料科学与工程系，山东威海264209) 进行了系统的研究。研究结果表明，A1。SiC。陶瓷具有优异的高温抗氧化性能。氧化动力学符合抛物线规律，其氧化活 化能经计算为220 知氧化层按其特征的不同分为3个部分：具有较多细小尺寸孔洞的反应层：具有较大尺寸孔洞的中间层和致密的外氧 化层。在高温抗氧化机理部分中首先从热力学上计算了氧化过程中各反应的生成焓和吉布斯自由能；然后对高温氧化 过程进行了推理和分析；最后根据上述试验及推理结果建立了A14SiC4陶瓷的高温抗氧化模型。 关键词：A14SiC4陶瓷；氧化动力学；氧化相组成：氧化层；热力学：氧化模型 中图法分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2006)02—0189—06 及高温抗氧化机理3个部分进行系统地研究AI。SiC。 1 前 言 陶瓷的高温氧化行为。 1961年密歇根州的岩石学家Barzak[1】采用4：l摩 2材料和方法 尔比的铝和硅的混合粉末蒸馏提纯后首次得到了 2．1材料的制备 A14SiC4。随后Inoue[2】等人采用x射线单晶衍射和x 射线粉末衍射的方法获取了A1。SiC4晶体学数据：空间 将原材料铝粉、石墨粉和有机物聚碳硅烷(PCS) 群被标定为P63me；六方晶体结构单元尺寸为口= 0．32771±0．00001nm，c=2．1676+0．0002nm。 裂解转化后的量)。先在lIOOOC，氩气保护下进行30 h，1900℃，1h min的预煅烧，然后进行1800℃，2 近年来，A14SiC4陶瓷因其较低的密度(3．03 氩气保护下的反应热压烧结[9】。 g／cm3)、较高的熔点(2700。C)等特性而逐渐受到人 们的关注[3-5]。然而由于制作上的困难，一直以来2．2抗氧化性的测试 Shao— 材料的抗氧化试验在高温氧化炉中进行。试验所 A14SiC4的合成及性能的报道非常有限。Zhang 用的试样(其尺寸为4mm×3mm×10 wei等人【6】将A14SiC4粉末作为抗潮解和高温抗氧化添 ram)经过抛光 加剂添加到A1203-C和MgO—C砖中，同未加耐火添加 分析天平上。当炉温升到预定温度时，再将试样置入 剂的耐火砖相比，添加A14SiC4粉末的耐火材料不仅提 高了该材料的起始氧化温度，而且在相同氧化温度、 炉膛中，进行恒温抗氧化试验。氧化试样的物相分析 相同氧化时间上材料的单位面积的质量损失率也明显 在日本理光电机D／max—yB型x射线衍射仪上进行； 减少。inoue[7,8]等人对块体A14S