自蔓延高溫合成碳化鋯粉體.pdf

1、碳化鋯陶瓷具有高熔點、高強度、高硬度，導熱導電性好，特別是具有較小的中子吸收能力、耐輻射等特點，使其在高溫結構陶瓷材料、復合材料、耐火材料以及核反應堆包覆燃料顆粒阻擋層等領域中得到了較好的應用。
　　 本論文采用Zr-C，ZrO2-C-Mg兩種體系，自蔓延高溫合成ZrC粉體。研究了工藝參數(shù)、實驗條件等因素對燃燒過程及實驗結果的影響，并利用多種測試方法和分析手段對自蔓延產物的微觀組織、物相組成等進行了表征。
　　 (1)Z

2、r-C體系：研究了成型壓力、原料球磨時間等工藝參數(shù)對SHS過程點火電流、燃燒溫度的影響。探索了碳源對產物形貌及化學組成的影響，實驗結果表明，炭黑是制備ZrC粉體的最佳碳源。通過添加不同含量的NaCl作為SHS稀釋劑，控制產物粒徑及形貌。并采用XRD、SEM、Raman及氮氧分析等測試手段對產物進行物相、形貌、成分等分析。結果表明，以炭黑作為碳源，自蔓延產物粒徑為500nm-1μm，氧含量為0.381％，總碳含量為11.66％。當NaCl

3、含量為30％時，體系燃燒溫度下降至1810K，產物粒徑為50nm。
　　 (2)ZrO2-C-Mg體系：本文首次采用該體系自蔓延合成ZrC粉體。基于熱力學理論，對該體系的絕熱溫度及反應自由能進行了理論計算和分析。計算結果表明，體系的絕熱溫度為2235K。通過對過程中可能發(fā)生反應的自由能的計算，表明該反應過程理論上由ZrO2+2Mg=Zr+2MgO，Zr+C=ZrC兩步完成。
　　 采用ZrO2-Mg-C體系為研究對象，探

4、索了原料配比、稀釋劑、壓力等因素對自蔓延反應過程及產物的影響。結果表明，當鎂粉粒徑為154μm，含量為120％，保護氣氛壓力為0.4Mpa時，反應進行最完全，XRD顯示無殘余氧化鋯存在，氮氧分析表明酸洗產物中氧含量為3.43％，產物平均粒徑為320nm左右。鎂粉粒徑對產物氧含量有顯著影響，粒徑越小，鎂粉活性越高，實驗表明，當鎂粉粒徑為74μm，其它實驗條件不變時，酸洗產物氧含量為3％。由于反應過程中達到的溫度遠高于鎂粉熔點，鎂粉在該過程