雜質(zhì)(Fe2O3,SiO2和TiO2)對MgAlON氧化行為的影響.pdf

1、迄今為止，MgAlON氧化行為的研究均基于用較純原料合成的MgAlON，未考慮雜質(zhì)對其氧化行為的影響。本課題研究雜質(zhì)種類和雜質(zhì)含量對MgAlON晶格常數(shù)的影響，探索MgAlON粉體的氧化行為與雜質(zhì)種類和雜質(zhì)含量的關(guān)系。
　　 本工作首先研究了不同雜質(zhì)對MgAlON粉體晶格常數(shù)的影響。以Al2O3、MgO和Al粉為主要原料，以礬土中的主要雜質(zhì)成分Fe2O3，SiO2和TiO2為添加物，采用氮化還原工藝，在1550℃保溫5h的條件下

2、合成了單相MgAlON。結(jié)果表明，無摻雜試樣的晶格常數(shù)為0.80185nm，而分別添加6％F2O3，5％SiO2和5％TiO2試樣的晶格常數(shù)分別為0.79917nm，0.79915nm和0.79977nm，雜質(zhì)的添加使得MgAlON的晶格常數(shù)稍有減小。結(jié)合XRD、EDS和XPS的分析結(jié)果，證實在MgAlON制備過程中，F(xiàn)e2O3，SiO2和TiO2均固溶進MgAlON晶格中。
　　 然后重點研究雜質(zhì)固溶對MgAlON氧化行為的影

3、響。結(jié)果表明，添加不同種類的雜質(zhì)（Fe2O3，SiO2和TiO2）使MgAlON的開始氧化溫度降低的程度不同，而雜質(zhì)含量(Fe2O3:2％，4％，6％;SiO2:3％，5％，7％;TiO2:1％，3％，5％)對MgAlON的開始氧化溫度的影響不明顯。摻雜SiO2試樣的開始氧化溫度與無摻雜試樣大致相同，均為900℃。分別摻雜Fe2O3與TiO2試樣的開始氧化溫度均為850℃，約比無摻雜試樣降低了50℃。
　　 添加三種雜質(zhì)（Fe2

4、O3，SiO2和TiO2）降低Al2O3開始生成溫度的程度基本相同，有雜質(zhì)加入的試樣的Al2O3開始生成溫度均為1200℃，比無摻雜試樣降低了200℃；除TiO2含量增加(3％，5％)使Al2O3開始生成溫度降低300℃外，其他雜質(zhì)含量的變化對Al2O3開始生成溫度沒有產(chǎn)生明顯影響。
　　 不同雜質(zhì)種類對MgAlON的完全氧化溫度有明顯不同影響。無摻雜試樣的完全氧化溫度為1500℃，摻雜Fe2O3試樣和SiO2試樣的完全氧化溫度

5、降低了100℃，摻雜TiO2試樣的完全氧化溫度降低了200℃。SiO2和TiO2加入量的變化對MgAlON的完全氧化溫度沒有明顯影響，加入2％Fe2O3試樣的完全氧化溫度與無摻雜試樣大致相同。Fe2O3含量增加(4％，6％)使MgAlON的完全氧化溫度降低約100℃。
　　 不同雜質(zhì)對氧化過程中MgAlON晶格常數(shù)的變化影響不同。在分別摻雜SiO2，TiO2的試樣氧化過程中，在較低的溫度下，由于氮含量的減少，MgAlON衍射峰的

6、位置向高角度偏移，MgAlON晶格常數(shù)變小。在較高的溫度下，隨著晶體結(jié)構(gòu)逐漸由MgAlON轉(zhuǎn)變成MgAl2O4，MgAlON衍射峰的位置向低角度偏移，晶格常數(shù)逐漸增大。在摻雜Fe2O3試樣氧化過程中，晶格常數(shù)一直增大，這可能是因為在氧化過程中FeO/Fe2O3固溶進入MgAlON晶格所致。
　　 本工作的結(jié)果對選擇合成MgAlON的天然原料有一定的指導(dǎo)意義，即用天然原料來制備MgAlON材料時，要選擇Fe2O3，SiO2和TiO