以Al2O3、Al2Si2O5（OH）4和C为原料合成Al4SiC4

论文摘要

Al4SiC4有可能成为好的结构陶瓷材料和耐火材料的非氧化物原料。迄今为止,Al4SiC4的合成以金属+碳、金属+氧化物+碳或碳化物为原料。本课题以Al2O3、Al2Si2O5（OH）4和C为原料,在电炉中于Ar气氛下加热,考查了加热温度、保温时间、原料比率、原料粒度、原料种类等对合成Al4SiC4的影响。混合物加热时的状态（粉体,成型体）对生成物的影响不大。在1500℃加热后的试样中观察到Al4SiC4生成,之后,随加热温度的升高生成量增加;从1550℃开始观察到Al4O4C存在,其生成量随加热温度的升高先增加后减少;在1450℃加热后的试样中没有观察到莫来石相,并且所有的SiO2都已经生成了SiC。对于C:Al2O3:Al2Si2O5（OH）4=24:3:1和16:3:1的混合粉末,在1700℃分别保温5 h和7 h,反应达到充分,之后几乎不再变化。随着配料中高岭石量的减少,生成物中的SiC的残留量逐渐减少,当C:Al2O3:Al2Si2O5（OH）4=16:3.3:0.7时,生成Al4SiC4单相,进一步减少高岭石的配入量,则生成物中开始出现残留Al4C3。C:Al2O3:Al2Si2O5（OH）4=16:3.3:0.7的混合物在1700℃保温9 h后生成的Al4SiC4单相片状粒子,长度约4～7μm,宽度约2～4μm,厚度约1～2μm。Al2O3和Al2Si2O5（OH）4原料的粒度对生成物的成分有显著的影响,当原料的粒度增大时,生成物中除了Al4SiC4,还有SiC存在。碳原料（石墨和炭黑）的对比说明,碳的种类对反应几乎没有影响。结合试验结果和热力学分析可以知道,升温过程中先发生SiO2向SiC的转化反应,再发生Al2O3向Al4O4C的转化反应,最后发生Al4O4C+SiC+C向Al4SiC4的生成反应。加热过程中,有Al（g）、Al2O（g）、SiO（g）和CO（g）等挥发性气体产生。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 4SiC₄的基础参数'>1.1 Al₄SiC₄的基础参数
• 4SiC₄的合成'>1.2 Al₄SiC₄的合成
• 4SiC₄'>1.2.1 以Al、Si和C为原料合成Al₄SiC₄
• 4C₃为原料合成Al₄SiC₄'>1.2.2 以SiC和Al₄C₃为原料合成Al₄SiC₄
• 4SiC₄'>1.2.3 以Al, Kaolinite和C为原料合成Al₄SiC₄
• 4SiC₄的特性'>1.3 Al₄SiC₄的特性
• 4SiC₄粉末的氧化特性'>1.3.1 Al₄SiC₄粉末的氧化特性
• 4SiC₄ 粉末的水化特性'>1.3.2 Al₄SiC₄粉末的水化特性
• 4SiC₄粉末与CO的反应'>1.3.3 Al₄SiC₄粉末与CO的反应
• 4SiC₄粉末的烧结性和烧结体的硬度'>1.3.4 Al₄SiC₄粉末的烧结性和烧结体的硬度
• 4SiC₄烧结体的氧化特性'>1.3.5 Al₄SiC₄烧结体的氧化特性
• 4SiC₄烧结体的弯曲强度'>1.3.6 Al₄SiC₄烧结体的弯曲强度
• 4SiC₄ 烧结体的热导率和热膨胀系数'>1.3.7 Al₄SiC₄烧结体的热导率和热膨胀系数
• 4SiC₄烧结体的电阻率'>1.3.8 Al₄SiC₄烧结体的电阻率
• 4SiC₄的应用'>1.4 Al₄SiC₄的应用
• 4SiC₄在含碳耐火材料中的应用'>1.4.1 Al₄SiC₄在含碳耐火材料中的应用
• 4SiC₄-SiC烧结体'>1.4.2 Al₄SiC₄-SiC烧结体
• 4SiC₄涂层'>1.4.3 Al₄SiC₄涂层
• 1.5 课题的提出及主要研究内容
• 1.5.1 课题研究的目的、思想和意义
• 1.5.2 课题主要研究内容
• 第二章 研究方法
• 2.1 所用原料
• 2.2 实验设备及研究方法
• 第三章 实验结果和讨论
• 4SiC₄的影响'>3.1 混合物加热状态对合成Al₄SiC₄的影响
• 4SiC₄的影响'>3.2 加热温度对合成Al₄SiC₄的影响
• 4SiC₄的影响'>3.3 保温时间对合成Al₄SiC₄的影响
• 4SiC₄的影响'>3.4 原料比率对合成Al₄SiC₄的影响
• 3.5 合成物的显微结构
• 2O₃原料粒度对合成Al₄SiC₄的影响'>3.6 Al₂O₃原料粒度对合成Al₄SiC₄的影响
• 2Si₂O₅（OH）原料粒度对合成Al₄SiC₄的影响'>3.7 Al₂Si₂O₅（OH）原料粒度对合成Al₄SiC₄的影响
• 4SiC₄的影响'>3.8 碳原料对合成Al₄SiC₄的影响
• 3.9 热力学计算及加热过程中的反应机理
• 3.10 Al-Si-C-O 系挥发性气体的热力学计算及反应机理
• 2O₃和Al₂Si₂O₅（OH）₄原料粒度对合成的影响机理'>3.11 Al₂O₃和Al₂Si₂O₅（OH）₄原料粒度对合成的影响机理
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢