丙烯热解炭过程的气相产物分析和动力学研究(英文)

以丙烯为碳源,在700℃～1200℃进行化学气相沉积热解炭。采用气相色谱和质谱联用对反应过程中的气体产物进行定性和半定量分析,采用磁悬浮天平实时称量反应过程中的固相产物进行动力学研究,在此基础上提出丙烯分解形成热解炭的机理。气相产物的分析结果表明:丙烯热解过程产生30多种芳香化合物,随着温度的升高,主要反应生成物由萘转变为苯;动力学研究结果表明,800℃～1000℃的活化能为137±25kJ/mol,生成乙炔的基元反应控制固相产物的形成。当温度高于1000℃时,沉积行为由气相分子通过边界向固相表面扩散和气相成核共同控制,形成热解炭的主要物质逐渐由苯转变为不饱和碳氢化合物如乙烃,乙烯等。     

化学气相沉积碳化硅的热力学分析

根据吉布斯自由能最小原理, 采用FACTSAGE计算软件, 重点对MTS/H₂体系化学气相沉积碳化硅进行了均相平衡计算,评价了体系中主要化合物对沉积碳化硅的作用. 结果表明,低温和高压下, SiCl₄和CH₄的含量最多, 不饱和物质和自由基的含量非常少, 温度的升高和压力的下降可显著提高不饱和物质和自由基的浓度; 高温和低压下, SiCl₂和C₂H₂可能是形成碳和硅的主要先驱体, 其它稳定物质如碳氢化合物、有机硅化合物和硅烷等由于浓度太小和表面反应粘结系数低, 对碳化硅的沉积可以不予考虑; 体系中几乎没有含Si--C和Si--Si键的物质, 说明碳化硅是经过碳和硅独立形成, 二者的相对速率决定了碳硅比.     

丙烯化学气相沉积热解碳的原位动力学

以丙烯为气源,在800℃～1200℃进行化学气相沉积热解碳。研究了温度、压力和滞留时间对沉积速率和气相产物的影响。采用磁悬浮天平原位实时称量反应过程中的固相产物进行动力学研究;采用气相色谱和质谱联用半定量分析了反应过程中的气体产物。动力学研究结果表明, 800℃～1000℃内活化能为137 kJ/mol±25 kJ/mol,沉积过程为化学动力学控制;高于1000℃时,沉积行为由气相分子的传质和气相成核控制。压力和滞留时间对沉积速率的影响说明,热解碳是经过一系列气相反应和固体表面反应后获得。气相产物分析说明,不同控制机制时形成热解碳的主要物质不同。在此基础上提出了丙烯分解形成热解碳的机制。      

温度对BCl3-CH4-H2化学气相沉积掺硼碳沉积过程的影响

以三氯化硼、甲烷和氢气的混合气体为前驱体,利用磁悬浮天平热重系统研究了850～1200℃区间内化学气相沉积掺硼碳的原位动力学.探索了温度对沉积速率的影响,计算了该温度区间内沉积过程的表观活化能,同时借助SEM和EDS技术.测试了不同温度点(900℃、1000℃、1100℃和1200℃)沉积产物的微观结构和成分.结果表明,化学气相沉积掺硼碳属于典型的热激活反应过程;在所研究的温度区间内存在5种不同的反应控制机制;随着温度的升高,沉积产物的n(B)/n(C)和堆积密度都显著变小,说明高n(B)/n(C)和高致密度的掺硼碳涂层应在较低的温度下制备.     

C/SiC复合材料的氧化对其内耗行为的影响

通过分析C/SiC在高温(1250、1300和1350℃)空气氧化过程中质量、强度、物相、气孔率、微观形貌演变规律, 并同时采用动态热机械分析仪测得内耗的变化趋势, 研究了氧化对其内耗行为的影响规律, 进而为以内耗表征复合材料的氧化行为奠定基础。为明确C/SiC各组元在氧化与内耗行为对应关系中所发挥的作用, 进一步研究了SiC陶瓷在1300℃、空气中的氧化与内耗行为之间的对应关系。结果表明: SiC陶瓷氧化对其内耗行为的影响规律不明显且影响程度较弱; C/SiC在氧化过程中的内耗行为受C相的氧化损伤控制, 且作用规律明显, 其内耗保持率曲线均出现峰值, 其中1250、1300和1350 ℃的峰值分别为6.65、3.48和1.59。     

C/SiC复合材料的氧化对其内耗行为的影响

通过分析C/SiC在高温(1250、1300和1350℃)空气氧化过程中质量、强度、物相、气孔率、微观形貌演变规律,并同时采用动态热机械分析仪测得内耗的变化趋势,研究了氧化对其内耗行为的影响规律,进而为以内耗表征复合材料的氧化行为奠定基础.为明确C/SiC各组元在氧化与内耗行为对应关系中所发挥的作用,进一步研究了SiC陶瓷在1300℃、空气中的氧化与内耗行为之间的对应关系.结果表明:SiC陶瓷氧化对其内耗行为的影响规律不明显且影响程度较弱;C/SiC在氧化过程中的内耗行为受C相的氧化损伤控制,且作用规律明显,其内耗保持率曲线均出现峰值,其中1250、1300和1350℃的峰值分别为6.65、3.48和1.59.     

丙烯化学气相沉积热解碳的动力学研究

以丙烯为碳源, 利用磁悬浮天平热重系统研究了化学气相沉积热解碳的原位动力学, 采用气质联用仪对热解气相冷凝物进行了定性和半定量分析. 结果表明: 当稀释比为4, 总压力为6kPa, 丙烯流量为20sccm时, 丙烯在850～1100℃之间的热解反应表观活化能为(201.9±0.6)kJ/mol, 沉积过程为气相均相反应控制, 高温时冷凝物以单环芳烃为主, 低温时主要为双环和多环芳烃; 在900和1000℃下, 丙烯分压在0.3～6.5kPa范围内的热解为一级反应; 由于受有效反应时间和丙烯通量的共同作用, 沉积速率随滞留时间的延长先增大后减小, 在900℃下滞留时间为0.6s时出现最大值.     

对发展国产60kV及以上全密封变压器的建议

从６０ｋＶ及以上变压器长期安全稳定运行的需要出发，提高影响全密封变压器安全运行的因素及解决的技术措施。     

ICVI法制备Si3N4P/ Si3N4 复合材料致密化行为数值模拟

根据Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特点及等温化学气相法( ICVI) 的工艺特点, 对Si₃N₄ 颗粒增强Si₃N₄ 复合材料的致密化过程进行了数值模拟。用球形孔隙模型表征Si₃N₄ 颗粒增强体的结构特征, 用传质连续方程表征先驱体在预制体中的浓度分布。为了检验模型的准确性和适用性, 进行了相应的实验验证。模拟结果与实验结果具有相似的致密化规律, 预测的渗透时间和孔隙率与实验结果均十分接近, 表明本文中建立的数学模型可以较好地表征Si₃N₄P / Si₃N₄ 复合材料的ICVI 过程。     

化学气相沉积热解碳的原位动力学研究(英文)

以丙烯和氩气为气源,在800～1200℃,1～15kPa和25～500sccm条件下进行化学气相沉积热解碳,采用磁悬浮天平实时称量热解碳的生成量进行动力学研究。结果表明,1000℃以下,化学反应控制沉积过程,乙炔的生成为限速步骤;当温度高于1000℃时,转变为气相传质控制,温度是影响沉积机理最重要的热力学参数。压力和滞留时间对沉积速率的影响说明热解碳是通过一系列气相连续反应后形成的。采用实验测得的活化能137±25kJ／mol和丙烯分压一级反应级数,确定了总的动力学方程式,并用实验结果验证了其有效性。