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本文通过连续称重法研究了Al2O3—Si—Al系统中原位合成Sialon的氮化反应机理及反应过程动力学,并对反应的热力学和反应产物的显微结构进行了分析。 首先,通过对Al2O3—Si—Al系统原位合成Sialon反应的热力学分析,证明了原位反应合成Sialon的可行性。实验研究表明,Al2O3—Si—Al系统的氮化反应在900~1150℃,氮化反应总速率受化学反应控制,反应活化能为E=58.5KJ·mol-1;在1200~1450℃,则受扩散反应控制,反应活化能为E=27.26KJ·mol-1。据此本文提出Al2O3—Si—Al系统中原位合成Sialon的氮化反应过程为:一、气体经过试样中气孔,扩散到金属粒子表面;二、气体与金属粒子发生反应;三、气体扩散通过产物层,与金属Si、Al进一步发生反应。在上述反应过程的基础上,建立了简化的动力学模型。利用对不同阶段的反应表观活化能进行的计算,实验数据与推测的动力学模型相符。 实验结果表明:制备试样的成型压力、材料本身的Si/Al比、氮化温度对氮化率有一定影响。随压力的增大,氮化率的数值逐渐下降;Si/Al比值越小,氮化率越大;当Si/Al比为1:2的时候,材料由于合理的配比,在材料内部形成良好的结合界面,使材料具有较高的常温耐压强度;对低压力下成型的试样,随氮化率的增加,这种试样在空气中会发生水化现象。