导读:本文包含了析晶动力学论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:动力学,玻璃,微晶,结晶,钢渣,陶瓷,炉渣。
析晶动力学论文文献综述
陈越军,张璞,吕东风,崔燚,魏恒勇[1]（2019）在《纳米氧化镧对熔融石英陶瓷析晶动力学的影响》一文中研究指出通过XRD测试,并结合Avrami方程和Arrhenius方程分析了熔融石英陶瓷和含纳米氧化镧的熔融石英陶瓷的析晶机理和析晶活化能。在1300～1450℃温度范围内,熔融石英陶瓷Avrami指数n为1.46～0.89,含纳米氧化镧的熔融石英陶瓷的Avrami指数n(平均值)为1.86～0.03,析晶活化能分别为1372 kJ·mol~(-1)和2722 kJ·mol~(-1)。结果表明:纳米氧化镧的引入改变了熔融石英陶瓷中方石英的成核与长大方式,从而改变了熔融石英的析晶行为。(本文来源于《中国陶瓷》期刊2019年09期）
李达鑫[2]（2018）在《SiBCN非晶陶瓷析晶动力学及高温氧化行为》一文中研究指出航空航天飞行器面临着高温高压燃气流冲刷、烧蚀、氧化、热震等极端服役环境,对材料的制造工艺、使用性能有着极其苛刻的要求。因此,研发对具有承载、质轻、高强韧、耐高温、抗氧化、抗热震、耐烧蚀和高可靠性等优异性能的高温结构材料或结构/功能一体化材料有着非常迫切的需求。SiBCN系陶瓷材料是上世纪90年代中期才公开报道的一种新型陶瓷材料,这种材料相比于其它常见尖端部位热防护材料在高温下表现出了更为优异的性能,如具有非氧化物陶瓷中最低的氧化系数、热膨胀系数低、高温黏度大、高温力学性能优越等特点。前驱体裂解法是制备SiBCN系陶瓷材料的主要制备方法,该方法可获得高纯度、组织结构均匀的陶瓷材料,但无法制备高致密大尺寸陶瓷构件。基于机械合金化的无机法结合烧结技术可以制备出组织结构相对均匀、综合性能优异的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷。但是,该方法制备SiBCN系陶瓷材料仍存在一些问题亟需解决。例如,SiBCN非晶陶瓷粉体及非晶块体陶瓷的析晶动力学尚未系统展开;析晶行为对该体系块体陶瓷微观组织结构、力学性能及高温抗氧化行为的影响有待进一步研究。针对存在的问题,本文采用机械合金化制备不同成分SiBCN非晶陶瓷粉末,采用高压和热压烧结制备不同C、B含量的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷,研究非晶陶瓷粉体及块体陶瓷的析晶动力学;研究析晶行为对SiBCN块体陶瓷组织结构、力学性能及高温氧化行为的影响;研究依赖于化学成分的物相组成、微观组织结构和力学性能演化规律。以石墨、立方硅、硼粉和六方氮化硼为原料,采用基于机械合金化的无机法制备不同C、B含量Si_2BC_(0.1-4)N和Si_2B_(1-4)C_2N非晶陶瓷粉体。结果表明,机械合金化成功实现了元素原子在原子尺度上的均匀混合,粉体非晶化程度随C含量的增加提高,随B含量增加降低;B含量的增加,降低了非晶陶瓷粉体的高温热稳定性,而C含量的增加有助于提高非晶陶瓷粉体的高温热稳定性。基于JMAK理论,不同成分SiBCN非晶陶瓷粉体析出相SiC的析晶转变方式为:连续形核+叁维扩散长大。Si_2BC_(1-4)N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随C含量增加先升高后降低,分别为199.99 kJ/mol、229.10 kJ/mol、200.87 kJ/mol和179.10 kJ/mol;Si_2B_(1-4)C_2N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随B含量增加单调降低,分别为192.94 kJ/mol、190.85 kJ/mol、149.29 kJ/mol和153.16 kJ/mol。高压改变了SiBCN块体陶瓷析出相的平衡条件,使得析出相的形核顺序、相对数量及析晶机制发生改变。不同C含量Si_2BC_(2-4)N非晶块体陶瓷,烧结压力主要影响析出相BN(C)的形核阶段,极大的降低了形核激活能;随着C含量的增加,该非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同B含量Si_2B_(1-4)C_2N非晶块体陶瓷,压力主要影响析出相BN(C)的长大阶段,提高了长大激活能;随着B含量的增加,非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同成分SiBCN非晶块体陶瓷,其析晶微观机制为表面形核(陶瓷颗粒桥接界面)+一维扩散长大。析晶温度随烧结压力的增加并非单调变化,更不是线性增加,两者有着非常复杂的关系。析晶温度的高低除了取决于依赖于烧结压力的晶化激活能外,很大程度上还受到体系的平均化学成分、化学短程有序、短程扩散等因素影响。采用高压低温烧结技术成功制备了不同成分SiBCN非晶块体陶瓷。随着烧结压力的提高,非晶块体陶瓷致密化程度随之提高;B含量的增加,阻碍了非晶块体陶瓷的烧结致密化。Si_2B_2C_2N非晶块体陶瓷的纳米硬度和杨氏模量最高。热压烧结制备不同成分SiBCN纳米晶块体陶瓷,结果表明材料的物相组成,微观组织结构、力学性能与陶瓷平均化学成分密切相关。C含量较低的Si_2BC_(0.1-2)N纳米晶块体陶瓷物相组成为单质Si、BN和少量SiC相,而Si_2BC_(2-4)N纳米晶块体陶瓷物相组成为SiC和BN(C)。Si_2B_(1.5)C_2N纳米晶块体陶瓷综合力学性能最优。BN(C)结构和形貌与陶瓷平均化学成分相关。C插入到BN(0002)基面可以有效增加基面的缺陷浓度,使得(0002)基面发生劈裂、扭曲、旋转、膨胀甚至失稳崩塌。Si_2BC_(1-2)N和Si_2BC_(3-4)N纳米晶块体陶瓷,BN(C)相具有高度有序结构,Si_2BC_(2-3)N纳米晶块体陶瓷部分BN(C)相具有湍层状结构。硼粉加入后,陶瓷基体中生成了B_xC相,使得BN(0002)基面浓度降低,BN(C)有序化程度提高。SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷在1500 ~o C高温氧化产物均为非晶SiO_2和方石英;非晶块体陶瓷氧化层致密光滑,表面无明显孔洞、微裂纹和鼓泡,与陶瓷基体结合良好;纳米晶块体陶瓷氧化层形貌取决于陶瓷的平均化学成分,C含量越高,氧化层越疏松多孔,而B含量越高,氧化层越致密。Si_2BC_(2-4)N和Si_2B_(1-4)C_2N非晶块体陶瓷,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,氧化动力学曲线为抛物线;Si_2BC_(3.5)N和Si_2BC_4N纳米晶块体陶瓷,1 h<t<6 h,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,6 h<t<15 h,氧化行为受界面反应速率控制,在动力学曲线上表现为抛物线-线性方程;Si_2BC_(1-3)N纳米晶块体陶瓷的高温氧化行为可以近似用抛物线方程来描述。相同氧化条件下,SiBCN非晶块体陶瓷的高温抗氧化性能要优于相同成分的纳米晶块体陶瓷。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-10-01）
杨大章,谢晶,柳建华,王金锋[3]（2018）在《海水换热器析晶污垢物相分析及动力学研究》一文中研究指出海水换热器常用于沿海能源和化工领域的海水直流冷却系统和循环冷却系统。海水在热交换的过程中容易产生析晶结垢,造成换热效率下降和管路堵塞,这些污垢的组成及结垢机理是目前研究热点之一。本研究搭建一套海水结垢的可视化实验装置,对海水在换热过程中形成的析晶污垢进行了物相分析和动力学研究。通过X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和X射线能谱(Energy Dispersive X-Ray,EDX)分析海水换热器析晶污垢的元素组成和晶体结构,结果显示污垢的元素组成和晶体结构与水合氢氧化镁铝(Mg_6Al_2(OH)_(18)·4.5H_2O)十分相似。基于Kern-Seaton模型,建立适用于海水析晶污垢的动力学模型,并根据实验结果对结垢过程的动力学参数进行拟合。结果表明:在不锈钢表面海水析晶结垢的表观活化能为1.54×10~4J/mol,在实验工况下海水析晶结垢是一种扩散控制过程。(本文来源于《热能动力工程》期刊2018年09期）
司伟,丁超[4]（2018）在《硅灰石玻璃陶瓷的析晶特性及其析晶热力学和动力学（英文）》一文中研究指出将废玻璃粉与钙铝黄长石混合,使用反应析晶烧结法制备了硅灰石玻璃陶瓷。采用X射线衍射分析、扫描电镜、能谱、高分辨透射电镜和热分析等方法,研究了硅灰石玻璃陶瓷的析晶特性及其析晶热力学与动力学。结果表明,钙铝黄长石与二氧化硅发生反应,析出硅灰石及氧化铝。该硅灰石晶体为一定长径比的板条状,能起到很好的桥联与补强作用。反应析晶过程中钙铝黄长石的铝离子向玻璃中扩散,玻璃的硅离子向钙铝黄长石中扩散,使具有叁维架状结构的钙铝黄长石遭到部分破坏,形成链状结构的硅灰石。析晶热力学及动力学研究结果表明,在较低温度(1173 K)下,添加20 wt%钙铝黄长石作为反应析晶促进剂,该析晶反应可自发进行。使用Kissinger法计算析晶活化能为261.99 kJ/mol。制备的大块硅灰石玻璃陶瓷(7.5 cm×7.5 cm)抗压强度可达251 MPa。(本文来源于《Journal of Central South University》期刊2018年08期）
肖汉宁,李格[5]（2018）在《粉体粒度对K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃析晶动力学的影响》一文中研究指出采用烧结法制备了K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃.研究了不同粒度分布的玻璃粉对K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的析晶及对其性能的影响,进而优化制备K_2O-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃的粉体粒度.结果表明:玻璃粉体的细化有利于析晶,玻璃粉体平均粒径从38.09μm减小到1.80μm时,微晶玻璃的析晶温度从913.9℃降低至869.9℃.析晶活化能从320.5kJ/mol减小至234.7kJ/mol.微晶玻璃的析出晶相均为白榴石,玻璃粉体平均粒径为6.30μm时,微晶玻璃的微观结构较为均匀,密度为2.45g·cm~(-3),抗弯强度为74.93 MPa,热膨胀系数为14.32×10~(-6) K~(-1).(本文来源于《湖南大学学报(自然科学版)》期刊2018年06期）
陈益敏[6]（2018）在《Ge-Te基硫系材料析晶动力学及其结构阈值研究》一文中研究指出Ge-Te基硫系材料在中远红外光通信和光电相变存储领域都有着极其重要作用,如Ge_(20)Te_(80)具有良好的非晶态结构稳定性可用于中远红外光通信传输,而Ge_(50)Te_(50)则具有超快的结晶速率可作为相变存储材料。这两种应用反映了成分变化对Ge-Te过冷液区结晶动力学的影响巨大,而如今鲜有相关报道。另外,鉴于Ge-Te的弱共价键键性,其物理性能和结构随成分的演化规律还未能被人们所熟知。本文首先定量研究了单质S、Se、Te的结晶动力学,为之后的研究打下基础。然后利用闪速DSC结合适当粘度模型首次全面揭示十余个Ge-Te成分的结晶动力学,并总结出材料最大结晶速率与约化温度T_(rg)之间存在的普适性联系。接着通过研究二十余个Ge-Te材料的物理性能和结构,及其随成分演化的规律性,总结出四个阈值点,并揭示了该体系复杂的结晶行为。最后对Te基相变材料的玻璃转变,及其过冷液脆度强弱转变现象进行研究讨论。本文主要内容如下:1、通过闪速DSC和普通DSC并结合VFT粘度模型研究并比较了叁种单质硫系玻璃S、Se、Te的结晶动力学,发现其脆度(m)分别为126、67.5、60,相应的解耦系数(ξ)分别为0.545、0.718、0.67,这两者的关系基本符合Ediger经验规律。另外,可定量获得S、Se、Te的最大结晶速率(U_(max))分别为9.7×10~(-3)、1.3×10~(-6)、0.47 m s~(-1)。通过比较其它十余种材料的过冷液区结晶速率,我们讨论了叁种硫系材料(S基、Se基、Te基)在各领域应用的可行性和局限性,这不但能为之前的材料应用做出总结,而且能为之后的材料开发做出相关预测。2、利用闪速DSC结合粘度模型首次对Ge_(50)Te_(50)的过冷液区结晶动力学进行研究。比较两种粘度模型(C&G和MYEGA)对实验数据拟合的分析,可认为MYEGA模型更适用于研究Ge-Te的结晶动力学。原位透射电镜和动态透射电镜的结果验证了上述分析方法的准确性,从而定量获得Ge_(50)Te_(50)的脆度(m)为130.7,最大结晶速率(U_(max))为3.5 m s~(-1)发生在790 K(0.79 T_m)。3、利用闪速DSC和普通DSC并结合MYEGA粘度模型,全面分析和揭示了十余种Ge-Te成分的结晶动力学。结果发现,Ge_(20)Te_(80)具有最慢的结晶速率,Ge_(50)Te_(50)具有最快的结晶速率。据此,我们可获得了成分与约化温度(T/T_m),以及结晶速率(U)的等高线关系图,从中可知Ge_xTe_(100-x)(15≤x≤55)在任意成分,任何过冷温度的结晶速率。另外,引入Vogel-Fulcher方程用于分析具有明显玻璃转变的Ge-Te材料的脆度,发现该体系有脆度极小值出现在x=20.4,而在x=22时,材料脆度出现异常增加且该成分的结晶速率也出现异常增大。更重要的是,本研究获得的大量数据可在快速和慢速结晶动力学研究中架起了一座桥梁,这使得我们更容易去发现各结晶动力学系数之间的联系。首次发现约化温度T_(rg)与U_(max)之间的关系可用极具物理含义的分段函数来描述,其中的分断点为玻璃转变研究中的经典分割线T_(rg)=0.67。通过这一普适关系能直接利用T_(rg)来估算材料的最大结晶速率,这有利于极大提高材料应用的筛选效率。4、制备并研究了二十余个Ge_xTe_(100-x)薄膜的结晶行为,结晶活化能、光学带隙、短波截止边、电阻率等物理性能,我们发现四个物性阈值点,分别为x=20.4(Ge_(20)Te_(80)),x=33(Ge_(33)Te_(67)),x=49(Ge_(50)Te_(50))和x=22(Ge_(22)Te_(78))。利用拉曼光谱和X射线光电子能谱的分析结果,可以得出与上述四个阈值最为相关的结构因素为,E模式中的Te-Te键,共角结构中的Ge-Te键,以及v_3(F_2)模式中的Ge-Ge键。基于上述分析结果,给出Ge-Te非晶结构随成分演化的结构略图来说明Ge-Te复杂的结晶行为和其它物性变化规律。结合上一章节中的脆度与最大结晶速率的极小值结果,表明Ge_xTe_(100-x)在x=20.4处确实存在Maxwell刚性阈值,但其它叁个阈值是具有弱共价键键性的Ge-Te材料所特有的,不可用拓扑约束理论来说明。5、使用调制DSC直接测试获得边缘成玻材料Ge_(50)Te_(50)和Ge_2Sb_2Te_5的玻璃转变温度,发现在3 K min~(-1)的升温速率下,Ge_2Sb_2Te_5的?T只有2 ~oC,在2 K min~(-1)的升温速率下,Ge_(50)Te_(50)的?T只有2.1 ~oC。另外,通过Arrhenius方法推算出Ge_2Sb_2Te_5和Ge_(50)Te_(50)的脆度分别为46和39.7,相比之前通过闪速DSC分析的结果,这些值明显偏小,说明此类Te基相变材料存在过冷液区脆度强弱转变行为。可以得出Ge_2Sb_2Te_5和Ge_(50)Te_(50)的强弱转变程度值f分别为1.9和3.3。如此大的f值表明Te基相变材料在具有较好非晶态热稳定性的同时也可以拥有较快的结晶速率。另外,使用单铜棍法制备得到具有明显脆度强弱转变的Ge_(15)Te_(85)为研究对象,通过改变弛豫温度,发现其存在异常的“叁步弛豫模式”,这与在具有脆度强弱转变的金属玻璃中所发现的一致。表明与金属玻璃一样,硫系材料中的脆度强弱转变行为也与异常弛豫模式相关。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所)》期刊2018-06-01）
宋建波[7]（2018）在《Dy~(3+)/Tb~(3+)掺杂铝硼硅系统玻璃的析晶动力学研究》一文中研究指出近几十年来,随着通讯、激光等新技术的迅速发展,人们对磁光材料的需求和研究也更加深入,因此一系列磁光材料和器件涌现而出。本论文基体玻璃组成选用铝硼硅系统,控制改变Dy~(3+)和Tb~(3+)的掺杂量,此方法制备的玻璃具有磁光特性,属磁光玻璃的一种。旨在探讨一种高性能磁光玻璃,同时对其进行析晶动力学研究,分析其析晶行为。本论文的主要研究内容如下:首先采用高温熔融冷却工艺,制备出不同浓度Dy~(3+)/Tb~(3+)掺杂铝硼硅系统玻璃。通过对制得的玻璃进行差示扫描量热分析,确定玻璃的析晶峰温度。在析晶放热峰温度下进行保温处理,得到析出晶体。根据Kissinger方程,计算不同稀土离子掺量的析晶动力学参数和转变动力学参数。计算可知:当Dy~(3+)/Tb~(3+)离子掺杂浓度为25 mol%时,对应玻璃的析晶活化能和玻璃转变活化能分别为:532.79 kJ/mol和413.22 kJ/mol。平均析晶指数为0.8;随着Tb~(3+)离子掺杂浓度增加到33 mol%时,其析晶活化能和转变活化能分别为:327.83k J/mol和323.82 kJ/mol。对比以上参数得知,随着稀土离子掺杂量的增大,对应的玻璃析晶活化能和转变活化能均减小,说明稀土离子浓度越大,玻璃越不稳定。对制得的不同稀土离子掺量磁光玻璃进行保温处理使其析晶,对比析晶前后的膨胀系数、密度、化稳性等。首先对析出的晶体进行X射线衍射分析,确定析出的晶体主要为TbBO_3,然后对玻璃析晶前后进行膨胀测试,发现析晶前后随着Dy~(3+)/Tb~(3+)离子掺杂量的增大,膨胀系数α逐渐减小,密度逐渐增加,析晶后的膨胀系数和密度整体大于析晶前的;玻璃析晶前的耐酸性大于析晶后的耐酸性,析晶后的耐碱性大于析晶前的耐碱性。对玻璃析晶前后的光学性能进行研究,发现玻璃样品的Verdet常数的绝对值与Dy~(3+)/Tb~(3+)离子含量呈正线性函数,即Tb~(3+)含量越高玻璃的磁光效应越明显;玻璃析晶前的激发强度和发光强度大于析晶后的,在375 nm激发下基质玻璃的发光强度随着Tb~(3+)离子含量的增加先增加后降低。在紫外光照射下,含Tb~(3+)离子的玻璃析晶前后皆表现出发黄绿光。通过对磁光玻璃进行析晶动力学研究分析,以及分析对比析晶前后的物化性能、光学性能,对在磁光玻璃在实际生产中有很好的参考意义。(本文来源于《陕西科技大学》期刊2018-03-01）
高洋,贵永亮,宋春燕,胡宾生,王亚文[8]（2018）在《形核剂对高炉渣微晶玻璃析晶行为及动力学的影响》一文中研究指出以唐钢高炉渣为主要原料,分别加入Cr_2O_3、Ti O_2、Fe_2O_3、P_2O_5形核剂以及一定配比的其他成分的原料,采用熔融的方法制备高炉渣微晶玻璃。利用差热分析仪、电子扫描显微镜来研究不同形核剂对微晶玻璃析晶行为的影响。结果表明:高炉渣中添加2%Cr_2O_3,8%P_2O_5形核剂可以实现体积析晶,形成晶粒细小、分布均匀的微晶玻璃,添加8%TiO_2、6%Fe_2O_3时是表面析晶,不能形成理想的微晶玻璃。(本文来源于《钢铁钒钛》期刊2018年01期）
李晓曼,彭明营[9]（2017）在《铋掺杂的含有Sr_2YbF_7纳米晶的硅酸盐玻璃中的析晶动力学分析以及铋增强的NIR发光研究》一文中研究指出铋掺杂的玻璃因其具有超宽带发光覆盖了光纤通讯第二个低损耗窗口(1.2-1.6微米),而得到人们越来越多的关注和研究[1-3]。然而,在研究过程中,如何提高铋掺杂玻璃的发光效率一直是个悬而未决的问题。鉴于铋掺杂的晶体通常具有较高的发光效率,我们提出制备铋掺杂的微晶玻璃的方案,将铋掺杂的晶体与玻璃相结合,以此方法来提高铋在玻璃中的发光效率。在本工作中,我们利用传统的熔融淬冷法制备得到了掺杂不同铋浓度的硅酸盐玻璃,并对该玻璃体系中的析晶动力学做了简单的分析(如Fig.1(A)所示),发现玻璃中晶体的成核速率、析晶速率以及晶体生长都是可调控的。基于这一点,我们又制得了掺杂不同铋浓度的含Sr_2YbF_7纳米晶的硅酸盐微晶玻璃[4](Fig.1(B)。当铋掺杂浓度≤2%的时候,随着铋浓度的升高,玻璃更易析晶,且晶粒越来越大(Fig.1(B));但是,当铋浓度继续增大时,玻璃中就不再有晶体析出。这表明,调整铋的掺杂浓度可以从一定程度上控制玻璃的析晶行为。另外,不同波长光源激发下的NIR光谱(Fig.1(C))结果显示,当铋掺杂浓度小于1%时,玻璃一旦析晶,其NIR发光就会有明显的增强,特别是在470 nm激发下,微晶玻璃中的发光较析晶前的前驱体玻璃增强了43倍。这种具有较高发光效率的铋掺杂的微晶玻璃有希望应用在光纤激光以及光纤通讯领域。(本文来源于《中国稀土学会2017学术年会摘要集》期刊2017-05-11）
张圣斌,刘立强,张亚洲,胡文广,郝建林[10]（2016）在《金渣-钢渣-钛渣微晶玻璃的析晶动力学研究》一文中研究指出采用差热分析(DTA)的方法研究了金渣-钢渣-钛渣复合微晶玻璃的析晶动力学,利用Ozawa和Kissinger方法分别计算了析晶活化能E和晶体生长指数n,分析了金渣-钢渣-钛渣复合微晶玻璃的析晶机理。结果表明:随着金渣添加量的增加,析晶活化能E逐渐降低,晶体生长指数n逐渐增大。当金渣的添加量为55%时,析晶活化能均最低,晶体生长指数最大:利用Ozawa方法计算得到的析晶活化能E=309 KJ/mol,对应的晶体生长指数n=6.31;利用Kissinger方法计算得到的析晶活化能E=290 KJ/mol,对应的晶体生长指数n=6.72。(本文来源于《中国陶瓷》期刊2016年08期）
析晶动力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
航空航天飞行器面临着高温高压燃气流冲刷、烧蚀、氧化、热震等极端服役环境,对材料的制造工艺、使用性能有着极其苛刻的要求。因此,研发对具有承载、质轻、高强韧、耐高温、抗氧化、抗热震、耐烧蚀和高可靠性等优异性能的高温结构材料或结构/功能一体化材料有着非常迫切的需求。SiBCN系陶瓷材料是上世纪90年代中期才公开报道的一种新型陶瓷材料,这种材料相比于其它常见尖端部位热防护材料在高温下表现出了更为优异的性能,如具有非氧化物陶瓷中最低的氧化系数、热膨胀系数低、高温黏度大、高温力学性能优越等特点。前驱体裂解法是制备SiBCN系陶瓷材料的主要制备方法,该方法可获得高纯度、组织结构均匀的陶瓷材料,但无法制备高致密大尺寸陶瓷构件。基于机械合金化的无机法结合烧结技术可以制备出组织结构相对均匀、综合性能优异的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷。但是,该方法制备SiBCN系陶瓷材料仍存在一些问题亟需解决。例如,SiBCN非晶陶瓷粉体及非晶块体陶瓷的析晶动力学尚未系统展开;析晶行为对该体系块体陶瓷微观组织结构、力学性能及高温抗氧化行为的影响有待进一步研究。针对存在的问题,本文采用机械合金化制备不同成分SiBCN非晶陶瓷粉末,采用高压和热压烧结制备不同C、B含量的SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷,研究非晶陶瓷粉体及块体陶瓷的析晶动力学;研究析晶行为对SiBCN块体陶瓷组织结构、力学性能及高温氧化行为的影响;研究依赖于化学成分的物相组成、微观组织结构和力学性能演化规律。以石墨、立方硅、硼粉和六方氮化硼为原料,采用基于机械合金化的无机法制备不同C、B含量Si_2BC_(0.1-4)N和Si_2B_(1-4)C_2N非晶陶瓷粉体。结果表明,机械合金化成功实现了元素原子在原子尺度上的均匀混合,粉体非晶化程度随C含量的增加提高,随B含量增加降低;B含量的增加,降低了非晶陶瓷粉体的高温热稳定性,而C含量的增加有助于提高非晶陶瓷粉体的高温热稳定性。基于JMAK理论,不同成分SiBCN非晶陶瓷粉体析出相SiC的析晶转变方式为:连续形核+叁维扩散长大。Si_2BC_(1-4)N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随C含量增加先升高后降低,分别为199.99 kJ/mol、229.10 kJ/mol、200.87 kJ/mol和179.10 kJ/mol;Si_2B_(1-4)C_2N非晶陶瓷粉体表观晶化激活能随B含量增加单调降低,分别为192.94 kJ/mol、190.85 kJ/mol、149.29 kJ/mol和153.16 kJ/mol。高压改变了SiBCN块体陶瓷析出相的平衡条件,使得析出相的形核顺序、相对数量及析晶机制发生改变。不同C含量Si_2BC_(2-4)N非晶块体陶瓷,烧结压力主要影响析出相BN(C)的形核阶段,极大的降低了形核激活能;随着C含量的增加,该非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同B含量Si_2B_(1-4)C_2N非晶块体陶瓷,压力主要影响析出相BN(C)的长大阶段,提高了长大激活能;随着B含量的增加,非晶块体陶瓷的晶化激活能逐渐降低。不同成分SiBCN非晶块体陶瓷,其析晶微观机制为表面形核(陶瓷颗粒桥接界面)+一维扩散长大。析晶温度随烧结压力的增加并非单调变化,更不是线性增加,两者有着非常复杂的关系。析晶温度的高低除了取决于依赖于烧结压力的晶化激活能外,很大程度上还受到体系的平均化学成分、化学短程有序、短程扩散等因素影响。采用高压低温烧结技术成功制备了不同成分SiBCN非晶块体陶瓷。随着烧结压力的提高,非晶块体陶瓷致密化程度随之提高;B含量的增加,阻碍了非晶块体陶瓷的烧结致密化。Si_2B_2C_2N非晶块体陶瓷的纳米硬度和杨氏模量最高。热压烧结制备不同成分SiBCN纳米晶块体陶瓷,结果表明材料的物相组成,微观组织结构、力学性能与陶瓷平均化学成分密切相关。C含量较低的Si_2BC_(0.1-2)N纳米晶块体陶瓷物相组成为单质Si、BN和少量SiC相,而Si_2BC_(2-4)N纳米晶块体陶瓷物相组成为SiC和BN(C)。Si_2B_(1.5)C_2N纳米晶块体陶瓷综合力学性能最优。BN(C)结构和形貌与陶瓷平均化学成分相关。C插入到BN(0002)基面可以有效增加基面的缺陷浓度,使得(0002)基面发生劈裂、扭曲、旋转、膨胀甚至失稳崩塌。Si_2BC_(1-2)N和Si_2BC_(3-4)N纳米晶块体陶瓷,BN(C)相具有高度有序结构,Si_2BC_(2-3)N纳米晶块体陶瓷部分BN(C)相具有湍层状结构。硼粉加入后,陶瓷基体中生成了B_xC相,使得BN(0002)基面浓度降低,BN(C)有序化程度提高。SiBCN非晶、纳米晶块体陶瓷在1500 ~o C高温氧化产物均为非晶SiO_2和方石英;非晶块体陶瓷氧化层致密光滑,表面无明显孔洞、微裂纹和鼓泡,与陶瓷基体结合良好;纳米晶块体陶瓷氧化层形貌取决于陶瓷的平均化学成分,C含量越高,氧化层越疏松多孔,而B含量越高,氧化层越致密。Si_2BC_(2-4)N和Si_2B_(1-4)C_2N非晶块体陶瓷,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,氧化动力学曲线为抛物线;Si_2BC_(3.5)N和Si_2BC_4N纳米晶块体陶瓷,1 h<t<6 h,高温氧化行为受氧在氧化层中扩散速率控制,6 h<t<15 h,氧化行为受界面反应速率控制,在动力学曲线上表现为抛物线-线性方程;Si_2BC_(1-3)N纳米晶块体陶瓷的高温氧化行为可以近似用抛物线方程来描述。相同氧化条件下,SiBCN非晶块体陶瓷的高温抗氧化性能要优于相同成分的纳米晶块体陶瓷。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
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