Al_2O_3含量对燃烧合成铝酸钙粉体物相组成的影响

本文以CaO、Al和Al_2O_3为原料,在氧气气氛下,采用燃烧合成法(CS)制备铝酸钙粉体,计算了CaO-AlAl_2O_3-O_2体系的绝热温度,结合物质自由能函数的相关理论、X衍射法(XRD),研究了Al_2O_3含量对燃烧合成铝酸钙粉体物相组成的影响。热力学计算及XRD物相分析结果表明:体系绝热温度随Al_2O_3含量的增多而降低,但均大于1800 K,说明体系反应可自持;当Al_2O_3/(Al_2O_3+CaO)(mole)分别为0.3,0.47和0.55时,物相组成分别为C3A和C_(12)A_7,C_(12)A_7和CA,CA和CA_2;热力学数据显示C_(12)A_7-C3A、C_(12)A_7-CA和CA-CA_2之间物相可实现转化,但由于燃烧合成反应速度过快及不可控性导致物相之间尚未完成转化,致使燃烧合成铝酸钙的物相生成量与理论量有较大差异。

铝粉粒度对自蔓延高温合成AlB_2-Al_2O_3复合粉体的影响

以金属Al粉和B_2O_3粉为原料,采用自蔓延高温合成法(SHS)制备AlB_2-Al_2O_3复合粉体。采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分析手段,对所制得的复合粉体进行了表征。研究了Al粉粒度(100目、300目和600目)对自蔓延高温合成方法制备AlB_2-Al_2O_3复合粉体的燃烧学、相组成及微观结构的影响。结果表明:铝粉粒度越小,燃烧温度越高、燃烧波速度越快,复合粉体中AlB_2相含量增加,实验测得600目铝粉反应的燃烧温度为2060 K,燃烧波速度为2.08 mm/s。复合粉体以AlB_2和Al_2O_3为主晶相,显微结构为数量较少、粒径约5μm的AlB_2粉弥散分布于粒径约2μm的Al_2O_3和Al的混合粉中。

添加剂Mg对燃烧合成AlB_2-Al_2O_3复合粉体物相组成的影响

以Al和B2O3为原料采用燃烧合成方法制备了AlB2-Al2O3复合粉体,研究了Mg的添加量对燃烧反应产物物相组成的影响。用温度-时间记录仪测定了反应的燃烧温度,并计算了燃烧波速度;用XRD研究合成产物的物相组成;用差示扫描量热-热重研究了原料混合粉在加热过程中的反应过程;用场发射扫描电子显微镜、能谱研究合成产物的显微形貌。结果表明,随着Mg的增加,Al-B2O3-Mg体系燃烧温度降低,燃烧波速度加快;产物物相有Al2O3、AlB2、Mg Al2O4固溶体及残余的Al,随着Mg添加量的升高,Mg Al2O4固溶体增加,Al2O3和Al降低,AlB2先增加后减少,在添加6wt%Mg时到达最高值;DSC-TGA结果显示添加6wt.%Mg时燃烧合成反应的引燃温度为1182 K;扫描结果显示Al2O3为粒径2~4μm的球状颗粒,AlB2为粒径5~10μm的颗粒,MgAl2O4固溶体为不规则连续基体。

CaO–Al–Al_2O_3–CaCO_3–O_2体系燃烧合成铝酸钙热力学研究

计算了CaO–Al–Al_2O_3–CaCO_3–O_2体系燃烧合成铝酸钙的绝热温度,运用物质自由能函数理论,对主要反应进行了热力学计算,分析了燃烧合成铝酸钙的物相生成过程。结果表明:体系绝热温度随产物中CA_2含量的增加而降低,但均大于1800K,说明反应可自持;在反应初期,C_(12)A7的生成驱动力最大,其次是CA、CA_2的生成驱动力,C_(12)A_7为主要生成物相;随着反应的进行,铝酸钙不同物相间会发生转化,C_(12)A_7转化CA_2的驱动力最大,其次是C_(12)A_7转化为CA;C_(12)A_7和CA2共同转化成CA的驱动力最小,因此形成以CA、CA_2为主要物相的产物,且CA的含量大于CA_2的含量。燃波前端C_(12)A_7特征峰强度最大;反应区C_(12)A_7的特征峰强度减小,而CA、CA_2的特征峰强度增加;产物区C_(12)A_7特征峰强度消失,且CA的特征峰强度大于CA2的特征峰强度,表明产物中CA的含量大于CA2的,与热力学分析结果一致。在反应区有片状CA和颗粒状CA_2生成;在产物区CA_2弥散在CA中。