埋炭条件下C-Si系材料高温物理化学变化过程

以炭黑和单质硅为原料压制成试样,在埋炭条件下,分别于1 200,1 300,1 350,1 400,1 450,1 500℃下高温烧结,获得不同温度点合成样品。采用XRD分析技术研究试样的物相演变过程,从而对C-Si系原料在埋炭气氛反应过程中的物相变化和反应动力学机制进行研究。试验结果表明:试样中新生成的物相为SiC、石英相和方石英相,几乎没有Si3N4和Si2N2O相。其反应过程是:单质硅与O2生成SiO2、与C反应生成SiC、与CO反应生成SiC和SiO2;温度高于1 450℃时,SiO2又会与试样中剩余的C反应生成SiO和SiC。整个过程都伴随着方石英化过程。当温度高于1 450℃时,会发生硅的挥发。合成温度和原料配比是影响C-Si系原料合成产物的生成速率和生成量的重要动力学因素。

氮气中C-Si系材料的高温变化过程

以9组不同配料比的炭黑和单质硅为原料压制成试样,在氮气气氛下,分别于1 350,1 400,1 450,1 500,1 550℃下烧结,获得5个不同温度点合成样品;采用XRD分析技术研究试样的物相演变过程,研究C-Si系原料在氮气气氛合成过程中的物相变化和反应动力学机制。试验结果表明:试样在氮气气氛下合成,最终物相为SiC,α-Si3N4和β-Si3N4,硅含量高时还存在Si2N2O相,石英相和方石英相作为中间产物出现;氮化硅不仅可由单质硅氮化生成,还可由SiO2,Si2N2O与C还原氮化生成,α-Si3N4先于β-Si3N4生成,且温度升高会向β相转化,温度高于1 500℃时,Si3N4会与残余的C反应生成SiC;合成温度和配料比是影响C-Si系原料合成产物的重要动力学因素。