不同原料對(duì)碳熱還原法合成Al8B4C7和Al2OC的影響.pdf

1、在Al-B-C三元系統(tǒng)中，Al8B4C7具有低密度(2.69 g/cm3)、高溫穩(wěn)定性(～2103 K)、低熱膨脹系數(shù)、優(yōu)良的半導(dǎo)體性能以及優(yōu)異的抗氧化和抗水化等性能，有望成為一種優(yōu)良的耐火材料用非氧化物的原料和結(jié)構(gòu)陶瓷材料。利用氧化物原料取代元素單質(zhì)粉末作為反應(yīng)的起始原料降低了Al8B4C7的合成成本，有利于工業(yè)化的生產(chǎn)。同時(shí)，碳熱還原法工藝簡(jiǎn)單，被認(rèn)為是一種很有前途的合成方法。在合成Al8B4C7的過程中會(huì)伴隨有中間相Al2OC的產(chǎn)

2、生，Al2OC具有耐蝕性好、熔點(diǎn)高、抗熱沖擊性好、熱膨脹率小等優(yōu)點(diǎn)，是一種高性能耐火材料，也是一種優(yōu)良的含碳耐火材料的抗氧化劑。然而關(guān)于Al2OC的合成的報(bào)道較少，有必要對(duì)Al2OC的合成及性能進(jìn)行研究分析。本課題驗(yàn)證了利用氧化物原料通過碳熱還原法合成Al8B4C7和Al2OC的可行性，并對(duì)其相關(guān)因素的影響以及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析研究。
　　本論文采用Al/Al2O3、B2O3和活性碳粉為原料通過碳熱還原法合成Al8B4C7，利用熱

3、分析、XRD和SEM等分析測(cè)試技術(shù)，研究了不同合成溫度、原料配比對(duì)反應(yīng)合成Al8B4C7材料的物相組成和顯微結(jié)構(gòu)的影響，并分析了其反應(yīng)機(jī)理。以Al2O3、活性碳和B2O3為原料合成Al2OC，分析了不同合成溫度和B2O3的含量對(duì)碳熱還原法合成Al2OC的影響。同時(shí)研究了合成的Al8B4C7和Al2OC的高溫抗氧化行為。
　　以Al/Al2O3、B2O3和活性碳粉為原料通過碳熱還原法合成Al8B4C7，在1800℃時(shí)，合成試樣中Al

4、8B4C7的含量達(dá)到最大。過量的B2O3的添加有利于Al8B4C7的合成，但同時(shí)產(chǎn)生了易水化的Al4C3。所生成的Al8B4C7顆粒呈現(xiàn)出規(guī)則的六邊形片狀，Al8B4C7的形成機(jī)理主要為氣-固反應(yīng)。以Al2O3、活性碳和B2O3為原料通過碳熱還原合成Al2OC，在1700℃時(shí)，合成試樣中Al2OC的含量達(dá)到最大，當(dāng)Al2O3/C/B2O3的摩爾比為1∶6∶0.3～1∶6∶0.7時(shí)有利于Al2OC的合成。反應(yīng)生成的Al2OC顆粒大部分呈現(xiàn)