激光法合成SiC超细粉末物理化学过程的研究——Ⅱ.模型与分析

在本文第Ⅰ部分所述实验规律的基础上,根据能量守恒原理,给出一个简化理沦模型,并由此导出反应温度T与工艺参数之间的关系式:T=T_0+(X/Y)[1-exp(-Yτ/b)]。由此式得出的结论与实验结果是一致的。从热力学理论出发,对反应的可行性及SiC超细粉的产率进行分析探讨。     

激光驱动气相反应合成SiC超细粉末的实验研究

利用 CW-CO_2激光驱动气相化学反应的方法,以 SiH_4和 C_2H_4作为原料气体合成了 SiC 超细粉末。本工艺方法的特点是反应器壁是冷的,无潜在的污染源,不存在热表面;反应体积小,以保持陡的温度梯度;反应气体直接吸收激光辐射而反应,容易得到高温;反应区的条件容易控制。另外,通过控制反应条件,能够有效地控制 SiC 超细粉末的纯度和粒度。     

电场和气压对激光合成SiC超细粉末的影响

用ＴＥＡＣＯ２激光诱导四甲基硅烷（ＴＭＳ）的气相反应，生成了纯而均匀的ＳｉＣ超细粉末，粒径小于０．２μｍ。把反应物置于均匀外电场中，可以使引发化学反应时所需的激光功率密度阈值降低一倍。ＴＭＳ气压可达到４０ｋＰａ。讨论了气体分压比对反应速度、产率与产物成分的影响。     

SiC／B复合超细粉末的溶胶—凝胶法合成

以硅溶胶、炭黑和硼酸或硼粉为原料,用溶胶-凝胶法合成了SiC/B复合超细粉末。粉末中硼的含量取决于硼源的种类和用量。硼的引入促进了粉末的昌粒长大并抑制了α-SiC相的生成。     

激光驱动气相反应制备纳米级SiC超细粉末

利用CWCO_2激光加热SiH_4和C_2H_4的混合气体,使之发生气相化学反应,从而得到纳米级的SiC超细粉,产率达97％。分析表明产物的纯度为含SiC95.38wt％,杂质主要是氧,其含量为1.32wt％,另外还存在总含量为300mg/mL的Ca、Mg等杂质。由XRD和TEM等的分析表明,产物的颗粒近似于球形,不团聚,粒径分布范围为10nm～25nm,而平均粒径为15nm,并且其结晶性状呈现非晶态结构。     

碳化硅超细粉末形核生长过程的研究

用热化学气相合成法制备的超细SiC粉末的组织结构,保留了许多与形核生长过程直接有关的许多特点,为用高分辨电子显微术研究其形核生长过程提供了有利条件。据此,本文讨论了SiC超细粉末形成的主要机制——均相形核生长过程。它可分为5个主要方面:非晶相核的形成;SiC旋涡状生长及受阻;亚稳的SiC旋涡的析晶;聚结;表面非晶SiC的形成。另外,也分析了固态Si上的SiC的异相成核、外延以及固态Si的碳化过程。     

等离子体法制备碳化硅超细粉末研究

本文采用直流电弧等离子体法合成β－SiC超细粉末．产品纯度大于97％，平均粒径范围0．05～0．5μm，产率1km／h．此外，对其工业开发前景作了展望．     

化学激励燃烧合成SiC超细粉末的工艺和机理研究

研究了利用聚四氟乙烯（-C2F4-）n作活化剂时Si/C混合粉末在氮气中的燃烧行为，结果表明：少量聚四氟乙烯的加入就可有效激励Si-C弱放热反应，使之以燃烧合成方式生成SiC，氮气参与反应时可进一步提高燃烧反应温度，并且首先以气相-晶体机制生成Si3N4，然后在反应前沿分解为SiC，调整工艺参数可获得亚微米级SiC粉末，综合X射线衍射、差热/热量分析及扫描电镜观察，提出了Si-C-N-(-C2F4-）n体系中的燃烧反应机制，并从热力学角度对实验结果进行了讨论。     

溶胶—凝胶法全成SiC—AlN复合超细粉末的机理研究

本文通过对热力学过程动力学过程的研究，探讨了ＳｉＣ－ＡｌＮ复合细粉末的合成机理，由于Ａｌ４ＳｉＣ４产物的出现，反映了合成的非单一化。通过ＸＲＤ分析，研究了ＳｉＣ－ＡｌＮ粉末合成反应历程，并指出ＡｌＮ的生成比ＳｉＣ生成滞后５０－１００℃，从自由能和反应常数作了理论上的分析。通过对合成过程中转化率的测定和颗粒形貌的观察，探讨反应动力学过程，说明了系统中晶核和晶体大长机制。最后，本文分析了粉末中晶须产生     

SiC超细粉的化学分析（I）——示差分光光度法测定SiC超细粉末中的总硅量

在碳化硅的总硅量测定中，样品的分解是关键之一。本采用NaOH和Na2O2（2：1）的混合溶剂，在银坩埚中于700℃下熔融20分钟来分解Si C超细粉末。由于SiC中的总硅量高达70％左右，所以用500μg/100ml的标准SiO2溶液作为参比溶液，以硅钼示差分光光度法测定SiC超细粉末中的总硅量。本方法的最大吸收波长λ＝800nm，在该波长的表观摩尔吸光系数ε＝2．51×10^4。     

溶胶－凝胶法制备SiC－AIN复合超细粉末的研究

用溶胶－凝胶碳热氮化法在１５５０～１６５０℃，５０ｍｉｎ下制得平均粒径为０．２μｍ左右的ＳｉＣ－ＡＩＮ复合超细粉末，粉末烧结性能良好；在较低合成温度下（１５５０～１６００℃），粉末中出现晶须。本研究还探讨了粉末氨化合成条件对粉末颗粒及物相的影响。     

焦炭超细粉末特性的研究

对焦炭超细粉末的粒度分布、粒度与粉末比表面积、粒度与粉末电阻率的关系，以及粒度对粘结剂用量和产品强度的影响进行了研究。     

纳米SiC－Si_3N_4复合超细粉末的研制

用热化学气相反应法制备了纳米级Ｓｉｃ－Ｓｉ＿３Ｎ＿４复合超细粉末，讨论了工艺参数对复合超细粉末颗粒度、组成、结构等的影响，并制备出颗粒呈球形、颗粒尺寸均匀、分散性好、最小颗粒尺寸为８９Ａ的纳米级ＳｉＣ－Ｓｉ＿３Ｎ＿４复合超细粉末。     

溶胶—凝胶法制备SiC—AlN复合超细粉末的研究

用溶胶－凝胶碳热氮化法在１５５０－１６５０℃，５０ｍｉｎ下制得平均粒径为０．２μｍ左右的ＳｉＣ－ＡｌＮ复合超细粉末，粉末烧结性能良好，在较低合成温度下（１５５０－１６００℃），粉末中出现晶须。本研究还探讨了粉末氮化合成条件对粉末颗粒及物相的影响。     

预热片蔓延合成SiC粉末机理的研究

对预热ＳＨＳ法合成ＳｉＣ粉末所需的最低预热温度及产物粒度与反应物始粒度的关系等进行了研究。发现合成的ＳｉＣ粉末的粒度与Ｓｉ粉粒度无关,在此基础上对ＳｉＣ的形成机制进行了探讨。在通氮气情况下,预热ＳＨＳ－ＳｉＣ反应中有一个β－Ｓｉ３Ｎ４的生成过程,但生成的β－Ｓｉ３Ｎ４在反应的高温下又很快分解。     

反胶团法制备ZrO2超细粉末过程的放大模型

使用喷射 -搅拌混合器 ,使油水两相可以快速而且充分接触 ,从而利用反胶团法得到粒度分布均匀的ZrO2 超细粉末 .首先利用模型预测了不同转速和不同相比下两相传质的结果 ,然后用实验验证了模型的准确性 ,建议利用该模型进行放大研究     

溶胶—凝胶法合成SiC—AIN复合超细粉末的机理研究

本文通过对热力学过程和动力学过程的研究,探讨了SiC—AIN复合超细粉末的合成机理,由于Al_4SiC_4产物的出现,反映了合成机理的非单一化.通过XRD分析,研究了SiC—AIN粉末合成反应历程,并指出AIN的生成比SiC生成滞后50～100℃,从自由能和反应常数作了理论上的分析.通过对合成过程中转化率的测定和颗粒形貌的观察,探讨反应动力学过程,说明了系统中晶核和晶体长大机制.最后,本文分析了粉末中晶须产生机理和特征.     

醇水共沉淀法制备氧化锆超细粉末及团聚控制

以氯氧化锆和氨水为原料，在醇水溶液中制得氧化锆前驱体，经过陈化和低温处理后干燥，前驱体在600℃下煅烧后球磨得到氧化锆超细粉末。采用TG—DSC，XRD，TEM分别对制备的粉末进行了分析。研究表明在共沉淀过程中引入无水乙醇，采用低温处理工艺，能减少粉末的团聚，避免硬团聚的形成。运用该方法可以制备出粒度为20～30nm、少团聚的超细氧化锆粉末。