埋炭氣氛下熔滲燒結合成Al4SiC4.pdf

1、Al4SiC4具有強度大、熔點高、化學穩(wěn)定性好、熱膨脹系數(shù)低以及良好的抗水化和抗氧化性能，這使其成為一種很有前途的、有待于進一步開發(fā)的高性能耐火材料和高溫結構材料。現(xiàn)階段，國內(nèi)外主要有兩種合成Al4SiC4的方法:一種是固-固合成，如熱壓燒結法、固相反應燒結法等;另一種是固-液合成，如電弧焊法、滲透法等。盡管目前采用這兩種合成方法能合成較純的Al4SiC4，但由于對合成氣氛有嚴格要求，且合成溫度高，很難實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，使其應用受到很大限

2、制。鑒于此，本論文提出在埋炭條件下，采用熔滲（鋁）燒結工藝合成Al4SiC4的新工藝。
　　本文以不同Al源、SiC和不同C源為原料，在埋炭條件下，采用熔滲燒結法合成Al4SiC4。通過熱力學計算，結合X射線衍射(XRD)物相分析、電子探針(EPMA)分析，研究了原料種類、燒成制度、包埋情況等工藝因素對合成Al4SiC4的影響，經(jīng)分析得到如下結論:
　　(1)在埋炭氣氛下，試樣周圍只包埋金屬Al粉時，根據(jù)Al4SiC4的化學

3、組成，以金屬Al粉、SiC微粉、碳黑粉末為原料的試樣經(jīng)1600℃×3h熱處理后能合成Al4SiC4，但Al4SiC4的純度不高，試樣中含有金屬Al、AlN等雜相。且當碳黑過量20％時，試樣中Al4SiC4的含量最高。
　　(2)在埋炭氣氛下，試樣周圍包埋金屬Al粉和α-Al2O3粉的混合粉時，根據(jù)Al4SiC4的化學組成，以金屬Al粉、SiC微粉、碳黑粉末為原料的試樣經(jīng)1600℃×3h熱處理后能合成Al4SiC4，且其純度比較高，

4、試樣中的雜質(zhì)相主要為AlN。且當碳黑過量20％和燒成溫度為1700℃時，試樣中Al4SiC4的含量可達80％以上。而當以活性碳粉代替碳黑，各原料以Al4SiC4的化學計量組成配料時，試樣經(jīng)L600℃×3h熱處理后，試樣中Al4SiC4的含量最高。可見，以活性碳粉作為C源時，能降低Al4SiC4的合成溫度。
　　(3)電子探針分析結果表明，以本方法合成的Al4SiC4顆粒多為不規(guī)則片狀結構。當合成溫度為1600℃時，合成的Al4Si