陽離子萃取和晶界晶化對(duì)氮化硅陶瓷抗氧化性能的影響.pdf

1、氮化硅陶瓷材料具有高強(qiáng)度、耐磨、耐熱、耐熱沖擊和有自潤滑性等特點(diǎn)，是優(yōu)良的高溫結(jié)構(gòu)材料。純的氮化硅陶瓷(如CVD氮化硅陶瓷)具有卓越的抗氧化性能，完全能滿足高溫結(jié)構(gòu)材料的需要?！　”驹囼?yàn)采用一種新的表面改性方法—陽離子萃取法來改善氮化硅陶瓷的高溫抗氧化性能。其基本操作步驟是：先讓氮化硅在高溫下氧氣氣氛中保溫適當(dāng)時(shí)間，使其表面形成適當(dāng)厚度的氧化層，我們將這一步稱為預(yù)氧化；然后在適當(dāng)?shù)臏囟群蜌鍤鈿夥障卤?，使得大量的助燒陽離子和雜質(zhì)陽離子

2、由晶界充分的向該氧化層擴(kuò)散，我們將這一步稱為萃?。淮涑浞?jǐn)U散后，將氮化硅樣品置于HF酸溶液中，去掉該表面氧化層，相當(dāng)于利用該氧化層作為萃取介質(zhì)進(jìn)行燒結(jié)助劑離子的萃取。采用正交法分析了萃取工藝對(duì)氮化硅抗氧化性的影響，研究表明陽離子萃取的溫度和時(shí)間是影響提高抗氧化效果的主要的因素，并且保溫時(shí)間較之溫度對(duì)萃取效果的影響更為顯著?！　”疚膶?duì)氧化層的顯微結(jié)構(gòu)、成分和物相、形成過程等進(jìn)行了分析。陽離子濃度和擴(kuò)散速度是含燒結(jié)助劑氮化硅陶瓷氧化速率

3、的控制因素，經(jīng)陽離子萃取和晶化處理后所形成的氧化層中陽離子的含量明顯降低，說明由晶界擴(kuò)散到氧化層中的陽離子減少，所以能明顯降低氮化硅陶瓷的氧化速率。　　本文利用熱力學(xué)計(jì)算的方法，分析了氮化硅材料在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)的可能性以及在氧化過程中的氧化反應(yīng)方式。應(yīng)用動(dòng)力學(xué)方面的知識(shí)得到了陽離子萃取前后氮化硅的氧化活化能，結(jié)果表明，沒有進(jìn)行陽離子萃取處理前氧化活化能為67KJ.mol-1，經(jīng)1000℃的Ar氣氛中萃取4h后氧化活化能為119KJ