天然Al-,2-O-,3--SiO-,2-系原料碳熱還原氮化過程中的相變特征及影響因素.pdf

1、該論文系統(tǒng)研究了Al<,2>O<,3>含量為21﹪~88﹪的天然Al<,2>O<,3>-SiO<,2>系原料在碳熱還原氮化過程中不同溫度下的相變特征.同時,還研究了保溫時間、還原劑和添加劑等工藝因素對碳熱還原氮化反應(yīng)的影響.通過XRD進行物相定性分析,利用SEM分析物相的形貌特征,利用EDXA進行微區(qū)元素組成分析.研究結(jié)果表明:1300℃之前,Al<,2>O<,3>含量為21﹪(Wt.﹪)(A21)和25﹪(A25)的兩個樣品為1400

2、℃之前,而Al<,2>O<,3>含量為84﹪(A84)和88﹪(A88)的兩個樣品則在1350℃之前,系統(tǒng)內(nèi)沒有氮化物生成,葉蠟石系產(chǎn)物為殘留石英和形成的方石英及少量的莫來石,高嶺石系主要為莫來石,另外還有部分方石英,礬土系為剛玉主相和少量莫來石共存.氮化反應(yīng)基本上是從1300℃開始,可分為開始氮化、過渡和充分氮化三個階段.保溫時間對天然鋁硅系原料的碳熱還原氮化反應(yīng)有明顯的影響.該論文研究了葉蠟石系和高嶺石系在1450℃不同保溫時間對相

3、變的影響:對于葉蠟石系,保溫9h碳熱還原氮化反應(yīng)比較充分,是生成單一β-Sialon的最佳保溫時間.對于高嶺石系,保溫6~9h氮化反應(yīng)已比較充分,保溫6h有利于生成單一的β-Sialon,保溫9h有利生成β-Sialon復(fù)合15R.保溫時間過短,氮化反應(yīng)進行不充分;保溫時間過長,產(chǎn)物物相種類和數(shù)量不再發(fā)生明顯變化.還原劑和添加劑對碳熱還原氮化反應(yīng)也有明顯的作用.在所研究的范圍內(nèi),不加入還原劑沒有觀察到氮化反應(yīng).加入還原劑的試樣在1300

4、℃時基本上開始發(fā)生明顯的氮化反應(yīng).碳黑和無煙煤的還原作用類似,最有利于形成β-Sialon.石墨和活性炭較有利于形成X相,而金屬硅粉和1/2金屬硅+1/2碳黑則較有利于形成O'-Sialon.對添加劑的研究結(jié)果表明:在1450℃時,加入的各種添加劑對還原氮化沒有明顯的作用,但加入MnO<,2>和Fe<,2>O<,3>,較有利于生成X-Sialon和O'-Sialon;加入TiO<,2>和Cr<,2>O<,3>,有利于生成X-Sialon